Fermentų vaidmuo ląstelių kvėpavimo procese

Ląstelinis kvėpavimas yra procesas, kurio metu ląstelės gliukozę (cukrų) paverčia anglies dioksidu ir vandeniu. Procese energija molekulės pavidalu vadinama adenozino trifosfatasarba ATP yra išleidžiamas. Kadangi šiai reakcijai sukelti reikalingas deguonis, ląstelių kvėpavimas taip pat laikomas tam tikru "Deginimo" reakcija, kai organinė molekulė (gliukozė) yra oksiduojama arba sudeginama, išskiriant energiją procesą.

Ląstelėms reikalinga ATP energija, kad būtų galima atlikti visas gyvenimui būtinas funkcijas. Bet kiek mums reikia ATP? Jei mūsų pačių ląstelės nepakeistų ATP nuolat per ląstelių kvėpavimą, per vieną dieną sunaudotume beveik visą mūsų kūno svorį.

Ląstelinis kvėpavimas vyksta trimis etapais: glikolizė, citrinos rūgšties ciklas ir oksidacinis fosforilinimas.

Fermentai yra baltymai, kurie katalizuoja arba veikia cheminių reakcijų greitį, patys to nepakeisdami. Specifiniai fermentai katalizuoja kiekvieną ląstelių reakciją.

Pagrindinis fermentų vaidmuo kvėpavimo reakcijos metu yra padėti pernešti elektronus iš vienos molekulės į kitą. Šie pernešimai vadinami „redokso“ reakcijomis, kai elektronų nuostoliai iš vienos molekulės (oksidacija) turi sutapti su elektronų pridėjimu prie kitos medžiagos (redukcija).

Šis pirmasis kvėpavimo reakcijos žingsnis vyksta citoplazmaarba ląstelės skystis. Glikolizė susideda iš devynių atskirų cheminių reakcijų, kurias kiekvieną katalizuoja specifinis fermentas.

Pagrindiniai glikolizės dalyviai yra fermentas dehidrodgenazė ir kofermentas (nebaltyminis pagalbininkas), vadinamas NAD +. Dehidrodgenazė oksiduoja gliukozę, pašalindama iš jos du elektronus ir perkeldama juos į NAD +. Procese gliukozė „suskaidoma“ į dvi piruvato molekules, kurios tęsia reakciją.

Antrasis kvėpavimo reakcijos etapas vyksta ląstelės organelėje, vadinamoje mitochondrijos, kurie dėl savo vaidmens ATP gamyboje vadinami ląstelės „jėgainėmis“.

Prieš pradedant citrinos rūgšties ciklą, piruvatas yra „prižiūrimas“ reakcijai paverčiant daug energijos turinčia medžiaga, vadinama acetilkoenzimu A arba acetil-CoA.

Tuomet mitochondrijose esantys specifiniai fermentai valdo daugybę citrinos rūgštį sudarančių reakcijų ciklą (dar vadinamą Krebso ciklu) pertvarkant chemines jungtis ir dalyvaujant daugiau redoksų reakcijos.

Baigus šį žingsnį, elektronus nešančios molekulės palieka citrinos rūgšties ciklą ir pradeda trečiąjį žingsnį.

Paskutinis kvėpavimo reakcijos žingsnis, dar vadinamas elektronų perdavimo grandinė, kur ląstelės energija atsiperka. Šio etapo metu deguonis valdo elektronų judėjimo grandinę per mitochondrijų membraną. Šis elektronų perdavimas suteikia fermento ATP sintazės galimybę gaminti 38 ATP molekules.