Ląstelės yra mikroskopinės, daugiafunkcinės talpyklos, reprezentuojančios mažiausius nedalomus gyvenimo vienetus tuo, kad jos rodo reprodukciją, medžiagų apykaitą ir kitas „tikroviškas“ savybes. Tiesą sakant, kadangi prokariotiniai organizmai (Bakterijų ir Archaea klasifikavimo sričių nariai) beveik visada susideda iš vienos ląstelės, daugelis atskirų ląstelių yra tiesiog gyvos.
Ląstelės kaip kuro šaltinį naudoja molekulę, vadinamą adenozino trifosfatu arba ATP. Prokariotai pasikliauti vien tik glikolizė - gliukozės suskaidymas į piruvatą - kaip kelias į ATP sintezę; šio proceso metu iš viso gliukozės molekulėje gaunama 2 ATP.
Priešingai, eukariotai - gyvūnai, augalai ir grybai - yra daug didesni ir turi daug sudėtingesnes atskiras ląsteles nei prokariotai, todėl vien glikolizė nėra pakankama jų energijos poreikiams tenkinti. Štai kur ląstelinis kvėpavimas, visiškas gliukozės skaidymas esant molekuliniam deguoniui (O2) į anglies dioksidą (CO2) ir vandens (H2O) formuoti ATP, ateina.
Skaitykite daugiau apie tai, kas yra korinis kvėpavimas.
Ląstelių metabolizmo terminologija
Ląstelinis kvėpavimo procesas vyksta eukariotuose ir techniškai apima glikolizę Krebso ciklas ir elektronų perdavimo grandinė (ETC). Tai yra, nes visi ląstelės iš pradžių gydo gliukozę taip pat - paleidžiant ją per glikolizę. Tada prokariotuose piruvatas gali patekti tik į fermentaciją, o tai leidžia glikolizei tęsti „prieš srovę“ regeneruojant tarpinį produktą, vadinamą NAD+.
Kadangi eukariotai gali naudoti deguonį, piruvato anglies molekulės patenka į Krebso ciklą kaip acetilo CoA ir galiausiai palieka ETC kaip anglies dioksidą (CO2). Ląstelių kvėpavimo produktai, dominantys, yra 34–36 ATP, kurie susidaro Krebso cikle ir ETC kartu - dvi ląstelių kvėpavimo dalys, kurios laikomos aerobinis („su deguonimi“) kvėpavimas.
Korinio kvėpavimo reakcijos
Visą, subalansuotą viso korinio kvėpavimo proceso reakciją gali parodyti:
C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6 H2O + ~ 38 ATP
Vien glikolizė, anaerobinio kvėpavimo forma, atsirandanti citoplazmoje, susideda iš reakcijos:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 4 H+ + 2 H2O
Eukariotuose a perėjimo reakcija mitochondrijose sukuria acetilo kofermentą A (acetil CoA) Krebso ciklui:
2 CH3(C = O) COOH + 2 NAD+ + 2 kofermentas A → 2 acetil CoA + 2 NADH + 2 H+ + 2 CO2
CO2 tada patenka į Krebso ciklą prisijungdamas prie oksaloacetato.
Korinio kvėpavimo stadijos
Ląstelių kvėpavimas prasideda nuo glikolizės - 10 reakcijų serijos, kurioje yra gliukozės molekulė fosforilintas du kartus (tai yra, prie skirtingų anglies junginių yra dvi fosfato grupės), naudojant 2 ATP, ir tada padalijami į du trijų anglies junginius, kurie kiekvienas gaunant 2 ATP, susidaro piruvatas. Taigi glikolizė tiekia 2 ATP tiesiogiai kiekvienai gliukozės molekulei, taip pat dvi elektronų nešiklio NADH molekules, kurios ETC turi didelį vaidmenį pasroviui.
Krebso cikle CO2 ir keturių anglies junginių oksaloacetatas prisijungti, kad susidarytų šešių anglių molekulė citratas. Citratas vėl palaipsniui redukuojamas iki oksaloacetato, nusisukus CO porai2 molekulių ir taip pat sukuria 2 ATP vienam CO2 molekulė, patenkanti į ciklą, arba 4 ATP gliukozei molekulė toli prieš srovę. Dar svarbiau, kad iš viso 6 NADH ir 2 FADH2 (kitas elektronų nešėjas) yra sintetinami.
Galiausiai, NADH ir FADH elektronai2 (tai yra jų vandenilio atomai) pašalinami elektronų transportavimo grandinės fermentais ir naudojami fosfatų prijungimui prie ADP, gaunant daug ATP - iš viso apie 32. Šiame etape taip pat išleidžiamas vanduo. Taigi maksimalus ląstelių kvėpavimo ATP išeiga iš glikolizės, Krebso ciklo ir ETC yra 2 + 4 + 32 = 38 ATP vienai gliukozės molekulei.
Skaitykite daugiau apie keturis korinio kvėpavimo etapus.