Četri šūnu elpošanas posmi

Šūnu elpošana ir dažādu bioķīmisko līdzekļu summa, ko ekstrahēšanai izmanto eikariotu organismi enerģija no pārtikas, īpaši glikoze molekulas.

Šūnu elpošanas process ietver četrus pamata posmus vai soļus: Glikolīze, kas sastopama visos organismos, prokariotu un eikariotu; tilta reakcija, kas iestiprina skatuvi aerobai elpošanai; un Krebsa cikls un elektronu transporta ķēde, no skābekļa atkarīgie ceļi, kas mitohondrijos notiek secīgi.

Šūnu elpošanas soļi nenotiek ar tādu pašu ātrumu, un viens un tas pats reakciju kopums vienā un tajā pašā organismā dažādos laikos var norisināties dažādos ātrumos. Piemēram, sagaidāms, ka intensīvas laikā glikolīzes ātrums muskuļu šūnās ievērojami palielināsies anaerobs vingrinājums, kas rada "skābekļa parādu", bet aerobās elpošanas soļi ievērojami nepaātrinās, ja vien vingrinājums netiek veikts aerobā, "pēc algas" intensitātes līmenī.

Pilnīgs šūnu elpošanas formula dažādos avotos izskatās nedaudz atšķirīgs, atkarībā no tā, ko autori izvēlas iekļaut kā nozīmīgus reaģentus un produktus. Piemēram, daudzi avoti izlaiž elektronu nesējus NAD

Kopumā sešu oglekļa cukura molekulas glikoze skābekļa klātbūtnē tiek pārveidota par oglekļa dioksīdu un ūdeni, lai iegūtu 36 līdz 38 ATP molekulas (adenozīna trifosfāts, dabai raksturīgā šūnu "enerģijas valūta"). Šo ķīmisko vienādojumu attēlo šāds vienādojums:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 12 H₂O + 36 ATP

Šūnu elpošanas pirmais posms ir glikolīze, kas ir desmit reakciju kopums, kam nav nepieciešams skābeklis, un tāpēc tas notiek katrā dzīvā šūnā. Prokarioti (no baktēriju un arheju domēniem, agrāk saukti par "arheebaktērijām") gandrīz pilnībā izmanto glikolīzi, tā kā eikarioti (dzīvnieki, sēnītes, protisti un augi) to galvenokārt izmanto kā galda iestatītāju enerģētiski ienesīgākiem reakcijas aerobā elpošana.

Glikolīze notiek citoplazmā. Procesa "investīciju fāzē" tiek patērēti divi ATP, jo glikozes atvasinājumam pievieno divus fosfātus, pirms tas tiek sadalīts divos trīs oglekļa savienojumos. Tie tiek pārveidoti divās molekulās piruvāts, 2 NADH un četri ATP divu ATP neto pieaugums.

Šūnu elpošanas otrais posms pāreja vai tilta reakcija, saņem mazāk uzmanības nekā pārējā šūnu elpošana. Kā norāda nosaukums, nebūtu iespējams bez glikolīzes nokļūt aerobās reakcijās.

Šajā reakcijā, kas notiek mitohondrijās, divas glikolīzes piruvāta molekulas tiek pārvērstas par divām acetilkoenzīma A (acetil CoA) molekulām ar divām CO molekulām₂ ražo kā vielmaiņas atkritumus. ATP netiek ražots.

The Krebsa cikls nerada daudz enerģijas (divi ATP), bet apvienojot divu oglekļa molekulu acetil CoA ar četru oglekļa molekulu oksaloacetātu un iegūto produktu, izmantojot virkni pāreju, kas molekulu atgriež līdz oksaloacetātam, tas rada astoņi NADH un divi FADH₂, vēl viens elektronu nesējs (četri NADH un viens FADH₂ uz vienu glikozes molekulu, kas glikolīzes laikā nonāk šūnu elpošanā).

Šīs molekulas ir nepieciešamas elektronu transporta ķēdeun to sintēzes laikā vēl četri CO₂ molekulas tiek izvadītas no šūnas kā atkritumi.

Ceturtais un pēdējais šūnu elpošanas posms ir vieta, kur tiek veikta galvenā enerģijas "radīšana". Elektroni, ko nes NADH un FADH₂ no šīm molekulām izvelk enzīmi mitohondriju membrāna un ko izmanto, lai vadītu procesu, ko sauc par oksidatīvo fosforilēšanu, kur elektroķīmisko gradientu vada atbrīvojoties no iepriekšminētajiem elektroniem, fosfāta molekulas tiek pievienotas ADP, lai ražotu ATP.

Skābeklis ir nepieciešams šim solim, jo ​​tas ir pēdējais elektronu akceptors ķēdē. Tas rada H₂O, tāpēc šis solis ir tas, no kura nāk ūdens šūnu elpošanas vienādojumā.

Šajā posmā kopumā tiek ģenerētas 32 līdz 34 ATP molekulas atkarībā no tā, kā tiek summēta enerģijas raža. Tādējādi šūnu elpošana kopā rada 36 līdz 38 ATP: 2 + 2 + (32 vai 34).