מהם שני התהליכים המייצרים ATP?

הסיבה שאתה אוכל היא ליצור בסופו של דבר מולקולה שנקראת ATP (אדנוזין טרי פוספט) כך שלתאים שלך יש את האמצעים להפעיל את עצמם, ולכן אתה, יחד. ולא במקרה, הסיבה שאתה נושם היא שיש צורך בחמצן על מנת לקבל את הכמות המרבית של אנרגיית התאים מקדימי גלוקוז מולקולות במזון ההוא.

התהליך בו משתמשים תאים אנושיים ליצירת ATP נקרא נשימה תאית. התוצאה היא יצירת 36-38 ATP למולקולת גלוקוז. הוא מורכב מסדרת שלבים, המתחילים בציטופלזמה של התא ועוברים למיטוכונדריה, "תחנות הכוח" של תאים אוקריוטים. ניתן לראות את שני התהליכים המייצרים ATP כגליקוליזה (החלק האנאירובי) ואחריו נשימה אירובית (החלק הדורש חמצן).

מבחינה כימית, ATP הוא נוקלאוטיד. נוקליאוטידים הם גם אבני הבניין של ה- DNA. כל הנוקלאוטידים מורכבים מחלק סוכר בעל חמש פחמן, בסיס חנקני וקבוצות פוספט אחת עד שלוש. הבסיס יכול להיות או אדנין (A), ציטוזין (C), גואנין (G), תימין (T) או אורציל (U). כפי שניתן להבחין משמו, הבסיס ב- ATP הוא אדנין, והוא מכיל שלוש קבוצות פוספט.

כאשר ATP "נבנה", קודמו המיידי הוא ADP (אדנוזין דיפוספט), שממנו בעצמו מגיע AMP (אדנוזין מונופוספט). ההבדל היחיד בין השניים הוא קבוצת הפוספט השלישית המחוברת ל"שרשרת "פוספט-פוספט ב- ADP. האנזים האחראי נקרא ATP synthase.

כאשר ה- ATP "מושקע" על ידי התא, שם התגובה ATP ל- ADP הוא הִידרוֹלִיזָה, כאשר משתמשים במים כדי לשבור את הקשר בין שתי קבוצות הפוספט הסופיות. משוואה פשוטה לרפורמה ב- ATP מקרוביה הנוקליאוטידים היא ADP + P_אני, או אפילו AMP + 2 P_אני. איפה P_אני הוא אורגני (כלומר, אינו מחובר למולקולה המכילה פחמן) פוספט.

הנשימה הסלולרית מתרחשת רק באיקריוטים, שהם התשובה של הטבע, התאים הגדולים והמורכבים יותר לפרוקריוטים החד תאיים. בני אדם הם בין הראשונים, בעוד שחיידקים מאכלסים את האחרונים. התהליך מתפתח בארבעה שלבים: גליקוליזה, המתרחש גם בפרוקריוטים ואינו דורש חמצן; ה תגובת גשר; ושתי קבוצות התגובה של הנשימה האירובית, מחזור קרבס וה שרשרת העברת אלקטרונים.

כדי להתחיל בגליקוליזה, מולקולת גלוקוז שהתפזרה לתא על פני קרום הפלזמה מכילה פוספט המחובר לאחד מאטומי הפחמן שלו. לאחר מכן הוא מסודר מחדש למולקולת פרוקטוז, בשלב זה קבוצת פוספט שניה מחוברת לאטום פחמן אחר. המולקולה שש פחמן מוכתבת כפול מפוצלת מחולקת לשתי מולקולות שלוש פחמן. שלב זה עולה שני ATP.

החלק השני של הגליקוליזה ממשיך עם סידור מחדש של מולקולות שלוש הפחמן פירובט, ואילו בינתיים מוסיפים שני פוספטים ואז מוסרים את כל הארבעה ומוסיפים ל- ADP כדי ליצור ATP. שלב זה מייצר ארבעה ATP,מה שהופך את התשואה נטו של הגליקוליזה לשני ATP.

תגובת הגשר במיטוכונדריה מכינה את מולקולת הפירובט לפעולה על ידי הוצאת אחד מהפחמנים שלה ושני חמצנים להניב אצטט, שמצורף אז קואנזים א ליצירת CoA אצטיל.

CoA אצטיל דו-פחמני מתווסף למולקולת ארבע פחמן, oxaloacetate, בכדי להביא לתגובות. מולקולת שישה פחמן שנוצרה מצטמצמת בסופו של דבר לאוקסאלואצטט (ומכאן "מחזור" בכותרת; מגיב הוא גם מוצר). בתהליך, שתי מולקולות ATP ו -10 המכונות נושאות אלקטרונים (שמונה NADH ושני FADH₂) מיוצרים.

בשלב הסופי של הנשימה התאית, ובשלב האירובי השני, מובילים את נושאי האלקטרונים השונים באנרגיה גבוהה. האלקטרונים שלהם מוסרים על ידי אנזימים המוטבעים בקרום המיטוכונדריה, והאנרגיה שלהם היא משמש להנעת תוספת של קבוצות פוספט ל- ADP ליצירת ATP, תהליך הנקרא חמצון זרחון. חמצן הוא בסופו של דבר מקבל האלקטרונים הסופי.

התוצאה היא 32 עד 34 ATP, כלומר, הוספת שני ATP כל אחד מגליקוליזה ומחזור קרבס, נשימה תאית מייצרת 36 עד 38 ATP למולקולת גלוקוז.