Šūnas ir mikroskopiskas, daudzfunkcionālas tvertnes, kas pārstāv mazākās dzīves nedalāmās vienības ar to, ka tās izpaužas reprodukcijas, vielmaiņas un citās "dzīvespriekā". Faktiski, tā kā prokariotu organismi (baktēriju un arheju klasifikācijas domēnu pārstāvji) gandrīz vienmēr sastāv no vienas šūnas, daudzas atsevišķas šūnas ir burtiski dzīvas.
Šūnas kā degvielas avotu izmanto molekulu, ko sauc par adenozīna trifosfātu vai ATP. Prokarioti paļauties tikai uz glikolīze - glikozes sadalīšana piruvātā - kā ceļš uz ATP sintezēšanu; šis process kopā dod 2 ATP uz vienu glikozes molekulu.
Turpretī eikarioti - dzīvnieki, augi un sēnītes - ir daudz lielāki, un to īpašumā ir daudz sarežģītākas atsevišķas šūnas nekā prokariotiem, tāpēc glikolīze vien nav pietiekama to enerģijas vajadzībām. Tas ir kur šūnu elpošana, pilnīga glikozes sadalīšanās molekulārā skābekļa (O2) oglekļa dioksīdā (CO2) un ūdeni (H2O), lai izveidotu ATP, ienāk.
Lasiet vairāk par to, kas ir šūnu elpošana.
Šūnu metabolisma terminoloģija
Šūnu elpošanas process notiek eikariotos un tehniski aptver glikolīzi Krebsa cikls un elektronu transporta ķēde (ETC). Tas ir tāpēc, ka visi šūnas sākotnēji izturas pret glikozi tāpat - palaižot to caur glikolīzi. Tad prokariotos piruvāts var iekļūt tikai fermentācijā, kas ļauj glikolīzi turpināt "augšpus straumes", atjaunojot starpproduktu, ko sauc par NAD+.
Tā kā eikarioti var izmantot skābekli, piruvāta oglekļa molekulas nonāk Krebsa ciklā kā acetil CoA un galu galā atstāj ETC kā oglekļa dioksīdu (CO2). Interesanti šūnu elpošanas produkti ir 34 līdz 36 ATP, kas rodas Krebsa ciklā, un ETC kopā - abas šūnu elpošanas daļas, kas skaitās kā aerobikas ("ar skābekli") elpošana.
Šūnu elpošanas reakcijas
Visu šūnu elpošanas procesa pilnīgu, līdzsvarotu reakciju var attēlot:
C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6 H2O + ~ 38 ATP
Tikai glikolīze, anaerobās elpošanas forma, kas notiek citoplazmā, sastāv no reakcijas:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 4 H+ + 2 H2O
Eikariotos a pārejas reakcija mitohondrijās ģenerē acetila koenzīmu A (acetil CoA) Krebsa ciklam:
2 CH3(C = O) COOH + 2 NAD+ + 2 koenzīms A → 2 acetil CoA + 2 NADH + 2 H+ + 2 CO2
CO2 pēc tam nonāk Krebsa ciklā, pievienojoties oksaloacetātam.
Šūnu elpošanas posmi
Šūnu elpošana sākas ar glikolīzi, 10 reakciju sēriju, kurā atrodas glikozes molekula fosforilēts divreiz (tas ir, tam ir divas fosfāta grupas, kas piesaistītas dažādiem ogļiem), izmantojot 2 ATP, un pēc tam sadalās divos trīs oglekļa savienojumos, katrs iegūst 2 ATP ceļā uz piruvāta veidošanos. Tādējādi glikolīze piegādā 2 ATP tieši uz katru glikozes molekulu, kā arī divas elektronu nesēja NADH molekulas, kam ir liela nozīme ETC lejpus straumes.
Krebsa ciklā CO2 un četru oglekļa savienojumu oksaloacetāts pievienoties, veidojot sešu oglekļa molekulu citrāts. Citrāts atkal pakāpeniski reducējas par oksaloacetātu, atdalot CO pāri2 molekulas un arī ģenerējot 2 ATP uz CO2 molekula, kas nonāk ciklā, vai 4 ATP uz glikozi molekula tālu augšpus straumes. Vēl svarīgāk ir tas, ka kopā 6 NADH un 2 FADH2 (vēl viens elektronu nesējs) tiek sintezēti.
Visbeidzot, NADH un FADH elektroni2 (tas ir, to ūdeņraža atomus) noņem elektronu transporta ķēdes fermenti un izmanto, lai darbinātu fosfātu piestiprināšanu ADP, iegūstot daudz ATP - kopumā apmēram 32. Šajā solī izdalās arī ūdens. Tādējādi maksimālā šūnu elpošanas ATP iznākums glikolīzes, Krebsa cikla un ETC rezultātā ir 2 + 4 + 32 = 38 ATP uz vienu glikozes molekulu.
Lasiet vairāk par četriem šūnu elpošanas posmiem.
