ארבעה שלבים של נשימה סלולרית

נשימה תאית הוא סכום האמצעים הביוכימיים השונים שאורגניזמים אוקריוטים משתמשים בהם כדי לחלץ אותם אֵנֶרְגִיָה מהאוכל, ספציפית גלוקוז מולקולות.

תהליך הנשימה התאית כולל ארבעה שלבים בסיסיים או שלבים: גליקוליזה, המתרחש בכל האורגניזמים, פרוקריוטים ואוקריוטים; ה תגובת גשר, שמגדיר את הבמה לנשימה אירובית; וה מחזור קרבס וה שרשרת העברת אלקטרונים, מסלולים תלויי חמצן המתרחשים ברצף במיטוכונדריה.

שלבי הנשימה התאית אינם מתרחשים באותה מהירות, ואותה מערכת תגובות עשויה להתקיים בקצב שונה באותו אורגניזם בזמנים שונים. לדוגמא, קצב הגליקוליזה בתאי השריר צפוי לעלות מאוד במהלך אינטנסיבי אנאירובי פעילות גופנית, הנושאת "חוב חמצן", אך שלבי הנשימה האירובית אינם מואצים במידה ניכרת אלא אם כן מבצעים פעילות גופנית ברמת עוצמה אירובית "שלם כשאתם הולכים".

השלם נוסחת נשימה תאית נראה מעט שונה ממקור למקור, תלוי במה שהמחברים בוחרים לכלול כמגיבים ומוצרים משמעותיים. לדוגמה, מקורות רבים משמיטים את נושאי האלקטרונים NAD⁺/ NADH ו- FAD²⁺/ FADH2 מהמאזן הביוכימי.

בסך הכל, גלוקוזת מולקולת הסוכר עם שש הפחמן מומרת לפחמן דו-חמצני ולמים בנוכחות חמצן כדי להניב 36 עד 38 מולקולות של ATP (

ג₆ה₁₂או₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 12 ח '₂O + 36 ATP

השלב הראשון של נשימה תאית הוא גליקוליזה, שהיא קבוצה של עשר תגובות שאינן דורשות חמצן ולכן מתרחשות בכל תא חי. פרוקריוטים (מהתחומים Bacteria and the Archaea, שנקראו בעבר "archaebacteria") משתמשים בגליקוליזה כמעט באופן בלעדי, ואילו אקריוטים (בעלי חיים, פטריות, פרוטיסטים וצמחים) משתמשים בו בעיקר כמכין שולחן למשתלמים יותר מבחינה אנרגטית. תגובות של נשימה אירובית.

גליקוליזה מתרחשת בציטופלזמה. ב"שלב ההשקעה "של התהליך, נצרכים שני ATP כשמוסיפים שני פוספטים לנגזרת הגלוקוזה לפני שהוא מפוצל לשתי תרכובות שלוש פחמן. אלה הופכים לשתי מולקולות של פירובט, 2 NADH וארבעה ATP עבור a רווח נקי של שני ATP.

השלב השני של הנשימה התאית, מַעֲבָר אוֹ תגובת גשר, מקבל פחות תשומת לב משאר הנשימה התאית. כפי שהשם מרמז, עם זאת, לא תהיה דרך לעבור מגליקוליזה לתגובות אירוביות מעבר ללעדיה.

בתגובה זו, המתרחשת במיטוכונדריה, שתי מולקולות פירובט מגליקוליזה מומרות לשתי מולקולות של אצטיל קואנזים A (אצטיל CoA), עם שתי מולקולות של CO₂ מיוצר כפסולת מטבולית. לא מיוצר ATP.

ה מחזור קרבס לא מייצר הרבה אנרגיה (שני ATP), אך על ידי שילוב של מולקולת שתי פחמן אצטיל CoA עם מולקולת ארבע פחמן oxaloacetate, ורכיבה על אופניים את המוצר שנוצר באמצעות סדרה של מעברים המקצרים את המולקולה לאוקסאלואצטט, הוא מייצר שמונה NADH ושני FADH₂, נושא אלקטרונים נוסף (ארבעה NADH ו- FADH אחד₂ לכל מולקולת גלוקוז הנכנסת לנשימה תאית בגליקוליזה).

יש צורך במולקולות אלה עבור שרשרת העברת אלקטרוניםובמהלך הסינתזה שלהם, ארבעה CO נוספים₂ מולקולות נשפכות מהתא כפסולת.

השלב הרביעי והאחרון של הנשימה התאית הוא המקום בו מתבצעת "יצירת האנרגיה" העיקרית. האלקטרונים המובלים על ידי NADH ו- FADH₂ נשלפים ממולקולות אלה על ידי אנזימים ב קרום מיטוכונדריאלי ומשמש להנעת תהליך הנקרא זרחון חמצוני, שבו שיפוע אלקטרוכימי המונע על ידי שחרורם של האלקטרונים הנ"ל מביא לתוספת של מולקולות פוספט ל- ADP לייצור ATP.

חַמצָן נדרש לצעד זה, מכיוון שהוא מקבל אלקטרונים הסופי בשרשרת. זה יוצר את H₂O, אז השלב הזה הוא המקום ממנו מגיעים המים במשוואת הנשימה התאית.

בסך הכל נוצרות בשלב זה 32 עד 34 מולקולות של ATP, תלוי באופן בו מסוכמת תשואת האנרגיה. לכן הנשימה התאית מניבה סך של 36 עד 38 ATP: 2 + 2 + (32 או 34).