אילו שלבים מתרחשים במיטוכונדריה?

נשימה תאית הוא קבוצה של תהליכים המתרחשים בתאים אוקריוטים הנוצרים ATP (אדנוזין טריפוספט) לאנרגיית תאים וכולל צעדים אנאירוביים וגם אירוביים. באופן כללי ניתן לחלק את הנשימה התאית לארבעה שלבים: גליקוליזה, שאינו דורש חמצן ומתרחש במיטוכונדריה של כל התאים, ושלושת שלבי הנשימה האירובית, שכולם מתרחשים במיטוכונדריה: לְגַשֵׁר (אוֹ מַעֲבָר) תְגוּבָה, ה מחזור קרבס וה שרשרת העברת אלקטרונים תגובות.

לכן, אם תתבקש לזהות את השלב (או השלבים) של הנשימה התאית המתרחשת לחלוטין בחוץ של המיטוכונדריה, אתה יכול לענות על "גליקוליזה" ולהסתיים בזה. אבל לסקרנים זה רק מזמן את השאלה: מה בדיוק קורה בְּתוֹך המיטוכונדריה האלה? כלומר, מה קורה בסוף למולקולת גלוקוז עם שישה פחמן שנכנסת לגליקוליזה בציטופלזמה?

לתאים פרוקריוטיים אין שום קשר עם קרום פנימי אברונים. ה- DNA שלהם צף חופשי בציטופלזמה, כמו גם חלבוני האנזים הדרושים לדחיפת הגליקוליזה. לפיכך מכלול הנשימה שלהם מורכב מגליקוליזה.

בתאים אוקריוטיים, תגובת הגשר, מחזור קרבס ושרשרת הובלת האלקטרונים יחד מהווים נשימה אירובית, וככאלה הם שלושת השלבים האחרונים בנשימה התאית כ- כֹּל.

למעשה, שאלה טובה יותר לשאול, אם אתה בעניין של לדעת מה התהליכים קורים והיכן הם קורים בתאים אאוקריוטים, עשויה להיות: מי מהדברים הבאים לֹא להתרחש במיטוכונדריה?

1. פיצול הסוכר
2. תגובת הגשר
3. מחזור קרבס
4. שרשרת התחבורה האלקטרונית

התשובה, האחת, זכורה על ידי כך שיש לזכור כי כל התאים משתמשים בגליקוליזה (הפיצול של גלוקוז לשתי מולקולות פירובט בעלות שלוש פחמן), אך רק לתאים אוקריוטיים יש אברונים, כולל מיטוכונדריה.

כמו כן, באופן מסוים, עבור האוקריוטים, הגליקוליזה מהווה כמעט מטרד, המשרת רק שניים מתוך הנשימה התאית 36 עד 38 ATP בכללותה מייצרת לכל מולקולה של גלוקוז. על בסיס פרופורציות פשוטות, היית "מצפה" שכמעט כל הנשימה התאית תתרחש אי שם במיטוכונדריה, וזה למעשה המקרה - שלושה מתוך ארבעת השלבים.

מיטוכונדריה סגורה בקרום פלזמה כפול, כמו זה הסוגר את התא כולו ואברונים אחרים (למשל, מנגנון גולגי). החלק הפנימי של המיטוכונדריה, חלל האנלוגי לציטופלזמה אם המיטוכונדריה משולה לתאים, נקרא מַטרִיצָה.

למיטוכונדריה יש DNA משלהן, בציטופלזמה, בדיוק איפה שהיה נמצא אם המיטוכונדריה עדיין הייתה חיידקים שקיימים בחינם. היא מועברת רק דרך תאי ביצה, ולכן רק דרך קו האבות והצאצאים האימהיים (האם).

גליקוליזה: שלב הציטופלזמה. בסדרה זו של עשר תגובות בציטופלזמה, גלוקוז הופך לצמד מולקולות של פירובט. נוצרים שני ATP, ואין צורך בחמצן. אם קיים חמצן והתא הוא אוקריוטי, פירובט מועבר למיטוכונדריה.

תגובת הגשר: המיטוכונדריה שלב 1. פירובט מומר לאצטיל קואנזים A על ידי איבוד אטום פחמן (בצורה של פחמן דו חמצני, CO₂) וקבלת מקו-אנזים מולקולה במקומה. Acetyl CoA הוא חומר ביניים מטבולי חשוב בכל התאים.

מחזור קרבס: שלב 2 במיטוכונדריה. במטריצה ​​המיטוכונדריה, אצטיל CoA בשילוב מולקולת ארבע פחמן oxaloacetate כדי ליצור ציטראט. בסדרת שלבים המייצרים שני ATP (ATP אחד לכל מולקולת פירובט במעלה הזרם), מולקולה זו מומרת חזרה לאוקסאלואצטט. בתהליך, נושאי האלקטרונים NADH ו- FADH₂ מיוצרים בשפע.

שרשרת הובלת אלקטרונים: שלב 3 במיטוכונדריה. על הממברנה המיטוכונדריה הפנימית, נושאי האלקטרונים ממחזור קרבס משמשים להנעת תוספת של קבוצות פוספט ל- ADP (אדנוזין דיפוספט) כדי ליצור ATP של 32 עד 34. בסך הכל נוצרת אפוא נשימה תאית 36 עד 38 ATP למולקולת גלוקוז, 34 עד 36 מהם בשלושת השלבים המיטוכונדריה.