ჭამის მიზეზი არის საბოლოოდ შექმნას მოლეკულა, რომელსაც ე.წ. ATP (ადენოზინტრიფოსფატი) ისე, რომ თქვენს უჯრედებს ჰქონდეთ საკუთარი თავის და ა.შ. და არა სხვათა შორის, სუნთქვის მიზეზი არის ის, რომ საჭიროა ჟანგბადი, რათა უჯრედის ენერგიის მაქსიმალური რაოდენობა მივიღოთ წინამორბედებისგან. გლუკოზა მოლეკულები ამ საკვებში.
ადამიანის უჯრედების ATP წარმოქმნის პროცესს უჯრედულ სუნთქვას უწოდებენ. ეს იწვევს გლუკოზის თითო მოლეკულაში 36-დან 38 ატფ-ის შექმნას. იგი შედგება მთელი რიგი ეტაპებისა, დაწყებული უჯრედის ციტოპლაზმაში და გადაადგილებული მიტოქონდრიებში, ევკარიოტული უჯრედების „ელექტროსადგურებში“. ATP– ს წარმოების ორი პროცესი შეიძლება განვიხილოთ, როგორც გლიკოლიზი (ანაერობული ნაწილი), რასაც მოჰყვება აერობული სუნთქვა (ჟანგბადის მოთხოვნილებადი ნაწილი).
რა არის ATP?
ქიმიურად, ATP არის ა ნუკლეოტიდი. ნუკლეოტიდები ასევე დნმ-ის საშენი მასალაა. ყველა ნუკლეოტიდი შედგება ხუთ ნახშირბადოვანი შაქრის ნაწილისგან, აზოტოვანი ფუძისა და ერთიდან სამ ფოსფატის ჯგუფისაგან. ფუძე შეიძლება იყოს ადენინი (A), ციტოზინი (C), გუანინი (G), თიმინი (T) ან ურაცილი (U). როგორც მისი სახელის გარკვევა შეგიძლიათ, ATP– ის ბაზა არის ადენინი და ის შეიცავს სამ ფოსფატის ჯგუფს.
როდესაც ATP არის "აშენებული", მისი უშუალო წინამორბედია ADP (ადენოზინის დიფოსფატი), რაც თავად მოდის AMP (ადენოზინის მონოფოსფატი). ამ ორს შორის ერთადერთი განსხვავება არის ADP– ში ფოსფატ – ფოსფატის „ჯაჭვზე“ მიმაგრებული მესამე ფოსფატის ჯგუფი. პასუხისმგებელ ფერმენტს ეწოდება ATP სინტაზა.
როდესაც ATP უჯრედის მიერ "იხარჯება", ATP– ზე ADP– ს რეაქციის სახელია ჰიდროლიზი, რადგან წყალს იყენებენ ორ ტერმინალურ ფოსფატურ ჯგუფს შორის კავშირის გასაქრობად. მარტივი განტოლება ATP– ს რეფორმირებისთვის მისი ნუკლეოტიდების ნათესავებიდან არის ADP + Pმე, ან თუნდაც AMP + 2 Pმე. სადაც პმე არის არაორგანული (ანუ არ არის მიერთებული ნახშირბადის შემცველ მოლეკულაზე) ფოსფატს.
უჯრედის ენერგია ეუკარიოტებში: უჯრედული სუნთქვა
უჯრედული სუნთქვა ხდება მხოლოდ ეუკარიოტებში, რომლებიც ბუნების მრავალუჯრედიანი, უფრო დიდი და უფრო რთული პასუხია ერთუჯრედიან პროკარიოტებზე. ადამიანები პირველებს შორის არიან, ხოლო ბაქტერიები ამ უკანასკნელებს. პროცესი ვითარდება ოთხ ეტაპად: გლიკოლიზი, რომელიც ასევე გვხვდება პროკარიოტებში და არ საჭიროებს ჟანგბადს; ხიდის რეაქცია; და აერობული სუნთქვის ორი რეაქციული კომპლექტი, კრებსის ციკლი და ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვი.
გლიკოლიზი
გლიკოლიზის დასაწყებად, გლუკოზის მოლეკულას, რომელიც პლაზმური მემბრანის უჯრედში გაიშალა, ფოსფატი ერთვის მის ნახშირბადის ატომს. შემდეგ ხდება მისი გადანაწილება ფრუქტოზას მოლეკულაში, რა დროსაც მეორე ფოსფატის ჯგუფი ერთვის სხვა ნახშირბადის ატომს. შედეგად ორმაგად ფოსფორილირებული ექვსი ნახშირბადის მოლეკულა იყოფა ორ სამ ნახშირბადის მოლეკულად. ამ ფაზის ღირებულებაა ორი ATP.
გლიკოლიზის მეორე ნაწილი მიმდინარეობს სამ ნახშირბადის მოლეკულების გადაჯგუფებით, ეტაპობრივად პიროვატი, ხოლო ამასობაში ორი ფოსფატი ემატება, შემდეგ კი ოთხივე ამოღებულია და ADP– ს ემატება და ქმნის ATP ამ ფაზაში გამოდის ოთხი ATP,გლიკოლიზის წმინდა სარგებელი ორი ATP.
კრებსის ციკლი
ხიდის რეაქცია მიტოქონდრიაში პირუვატის მოლეკულას ემზადება მოქმედებისათვის მისი ერთი ნახშირბადის და ორი ჟანგბადის მოცილებით აცეტატის მისაღებად, რომელსაც შემდეგ ემატება კოფერმენტი A შექმნას აცეტილ CoA.
ორი ნახშირბადის აცეტილ CoA ემატება ოთხ ნახშირბადის მოლეკულას, ოქსალოაცეტატს, რეაქციების მისაღებად. შედეგად მიღებული ექვს ნახშირბადის მოლეკულა საბოლოოდ იკლებს ოქსალოაცეტატამდე (აქედან სათაურია "ციკლი"); რეაქტივი ასევე პროდუქტია). ამ პროცესში ორი ATP და 10 მოლეკულაა ცნობილი, როგორც ელექტრონების მატარებლები (რვა NADH და ორი FADH2) იწარმოება.
ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვი
ფიჭური სუნთქვის საბოლოო ფაზაში და მეორე აერობულ ფაზაში გამოიყენება სხვადასხვა მაღალენერგეტიკული ელექტრონული მატარებლები. მათ ელექტრონებს აშორებენ მიტოქონდრიულ მემბრანაში ჩასმული ფერმენტები და მათი ენერგია არის იყენებენ ფოსფატების ჯგუფების დამატებას ADP– ში ATP– ის შესაქმნელად, პროცესს ეწოდება ოქსიდაციური ფოსფორილაცია. ჟანგბადი საბოლოოდ ელექტრონის საბოლოო მიმღებია.
შედეგი არის 32-დან 34 ATP, რაც იმას ნიშნავს, რომ გლიკოლიზისა და კრებსის ციკლისგან ორი ATP- ს დამატება, უჯრედული სუნთქვა წარმოქმნის 36-დან 38 ატფ-მდე გლუკოზის მოლეკულაზე.