Fermentu loma šūnu elpošanā

Šūnu elpošana ir process, kurā šūnas pārvērš glikozi (cukuru) oglekļa dioksīdā un ūdenī. Šajā procesā enerģija molekulas formā, ko sauc adenozīna trifosfātsvai ATP tiek izlaists. Tā kā šīs reakcijas iedarbināšanai nepieciešams skābeklis, šūnu elpošana tiek uzskatīta arī par veidu "Dedzināšanas" reakcija, kurā organiskā molekula (glikoze) tiek oksidēta vai sadedzināta, atbrīvojot enerģiju process.

Šūnām nepieciešama ATP enerģija, lai veiktu visas dzīvībai nepieciešamās funkcijas. Bet cik daudz ATP mums vajadzīgs? Ja mūsu pašu šūnas neaizvietotu ATP pastāvīgi ar šūnu elpošanu, mēs vienā dienā iztērētu gandrīz visu ķermeņa svaru ATP.

Šūnu elpošana notiek trīs posmos: glikolīze, citronskābes cikls un oksidatīvā fosforilēšana.

Fermenti ir proteīni, kas katalizē vai ietekmē ķīmisko reakciju ātrumu, paši procesā nemainoties. Katru šūnu reakciju katalizē specifiski fermenti.

Fermentu galvenā loma elpošanas reakcijas laikā ir palīdzēt elektronu pārnešanā no vienas molekulas uz otru. Šīs pārneses sauc par “redoks” reakcijām, kur elektronu zudumam no vienas molekulas (oksidēšanās) jāsakrīt ar elektronu pievienošanu citai vielai (reducēšanās).

Šis elpošanas reakcijas pirmais solis notiek citoplazmavai šķidrums šūnā. Glikolīze sastāv no deviņām atsevišķām ķīmiskām reakcijām, kuras katru katalizē noteikts ferments.

Galvenie glikolīzes dalībnieki ir enzīms dehidrodgenāze un koenzīms (palīgs bez olbaltumvielām), ko sauc par NAD +. Dehidrodgenāze oksidē glikozi, noņemot no tās divus elektronus un pārnesot tos uz NAD +. Šajā procesā glikoze tiek “sadalīta” divās piruvāta molekulās, kas turpina reakciju.

Elpošanas reakcijas otrais posms notiek šūnas organellā, ko sauc par mitohondrijos, ko to lomas dēļ ATP ražošanā sauc par šūnas “enerģijas rūpnīcām”.

Tieši pirms citronskābes cikla sākuma piruvāts tiek “kopts” reakcijai, pārveidojot to par augstas enerģijas vielu, ko sauc par acetilkoenzīmu A vai acetil-CoA.

Specifiski fermenti, kas atrodas mitohondrijos, darbina daudzās citronskābes reakcijas ciklu (pazīstams arī kā Krebsa cikls), pārkārtojot ķīmiskās saites un piedaloties vairāk redoksā reakcijas.

Pabeidzot šo darbību, elektronu nesošās molekulas atstāj citronskābes ciklu un sāk trešo soli.

Elpošanas reakcijas pēdējais solis, ko sauc arī par elektronu transporta ķēde, ir vieta, kur enerģijas atmaksa notiek šūnā. Šajā posmā skābeklis virza elektronu kustības ķēdi pa mitohondriju membrānu. Šī elektronu pārnešana nodrošina fermenta ATP sintāzes spēju radīt 38 ATP molekulas.