Minden organizmus az úgynevezett molekulát használja szőlőcukor és az úgynevezett folyamat glikolízis energiaigényük egy részének vagy egészének kielégítésére. Az egysejtű prokarióta organizmusok, például a baktériumok esetében ez az egyetlen rendelkezésre álló eljárás az ATP (adenozin-trifoszfát, a sejtek "energia pénzneme") előállítására.
Eukarióta organizmusok (állatok, növények és gombák) kifinomultabb sejtmechanizmussal rendelkeznek, és sokkal többet tudnak kihozni egy glükózmolekulából - valójában több mint tizenötször annyi ATP. Ezek a sejtek ugyanis sejtlégzést alkalmaznak, ami teljes egészében glikolízis és aerob légzés.
A reakciót magában foglaló reakció oxidatív dekarboxilezés sejtlégzésben az úgynevezett hídreakció feldolgozó központként szolgál a glikolízis szigorúan anaerob reakciói és az aerob légzés két lépése között, amelyek a mitokondriumokban fordulnak elő. Ez a híd szakasz, amelyet formálisan inkább piruvát oxidációnak neveznek, elengedhetetlen.
Közeledni a hídhoz: glikolízis
A glikolízis során a sejt citoplazmájában lévő tíz reakció sorozata átalakítja a hatszénes cukormolekulát a glükóz két piruvátmolekulába, egy három szénatomos vegyületbe, miközben összesen két ATP termelődik molekulák. A glikolízis első részében, amelyet befektetési fázisnak nevezünk, két ATP-re van szükség a reakciók mozgatásához míg a második részben, a visszatérő fázisban, ezt több mint négy ATP szintézise kompenzálja molekulák.
Beruházási szakasz: A glükózhoz foszfátcsoport kapcsolódik, majd átrendeződik fruktózmolekulává. Ennek a molekulának viszont foszfátcsoport van hozzáadva, és az eredmény egy kétszeresen foszforilezett fruktózmolekula. Ez a molekula ezután feloszlik, és két azonos háromszénű molekulává válik, mindegyiknek megvan a maga foszfátcsoportja.
Visszatérési szakasz: A két három szénatomos molekula mindegyikének ugyanaz a sorsa: kapcsolódik egy másik foszfátcsoport, és mindegyik ezekből ADP-ből (adenozin-difoszfátból) ATP-t készítenek, miközben piruváttá szerveződnek molekula. Ez a fázis a NADH molekuláját is előállítja+.
A nettó energiahozam tehát 2 ATP glükózonként.
A hídreakció
A hídreakció, más néven átmeneti reakció, két lépésből áll. Az első a dekarboxilezés a piruvát, a második pedig a maradéknak az úgynevezett molekulához való kapcsolódása koenzim A.
A piruvátmolekula vége kettős kötésű oxigénatomhoz és egyszeresen hidroxil (-OH) csoporthoz kapcsolódik. A gyakorlatban a hidroxilcsoport H-atomja elszakad az O-atomtól, így a piruvát ezen részéről úgy gondolhatunk, hogy egy C-atom és két O-atom van. Dekarboxilezéskor ezt CO-ként távolítják el2, vagy szén-dioxid.
Ezután a piruvátmolekula maradványa, amelyet acetilcsoportnak nevezünk és amelynek képlete CH3C (= O), a piruvát karboxilcsoportja által korábban elfoglalt helyen csatlakozik az A koenzimhez. Ennek során a NAD+ NADH-ra csökken. A glükózmolekulánként a hídreakció a következő:
2 CH3C (= O) C (O) O- + 2 CoA + 2 NAD+ → 2 CH3C (= O) CoA + 2 NADH
A híd után: Aerob légzés
Krebs ciklus: A Krebs-ciklus helye a mitokondriális mátrixban van (az anyag a membránokon belül). Itt az acetil-CoA összekapcsolódik egy oxoacetát nevű négy szénatomot tartalmazó molekulával, és így egy hat szénatomos molekula, a citrát jön létre. Ezt a molekulát az oxalacetáttá párosítják vissza egy sor lépésben, a ciklus újrakezdésével.
Az eredmény 2 ATP, 8 NADH és 2 FADH mellett2 (elektronhordozók) a következő lépéshez.
Elektronszállító lánc: Ezek a reakciók a belső mitokondriális membrán mentén fordulnak elő, amelyben négy speciális koenzim csoport van beágyazva, az I-IV komplex néven. Ezek a NADH és FADH2 elektronjaiban lévő energiát használják fel az ATP szintézisének hajtására, az oxigén a végső elektron akceptor.
Az eredmény 32-34 ATP, a sejtlégzés teljes energiahozama a glükózmolekulánként 36-38 ATP.
