Hva er de to prosessene som produserer ATP?

Årsaken til at du spiser er å til slutt lage et molekyl som heter ATP (adenosintrifosfat) slik at cellene dine har mulighet til å drive seg selv, og derfor du sammen. Og ikke forresten, grunnen til at du puster er at oksygen er nødvendig for å få maksimal mengde cellenergi fra forløperne til glukose molekyler i den maten.

Prosessen menneskelige celler bruker for å generere ATP kalles cellulær respirasjon. Det resulterer i dannelsen av 36 til 38 ATP per molekyl glukose. Den består av en serie trinn, som begynner i cellecytoplasma og beveger seg til mitokondriene, "kraftverkene" til eukaryote celler. De to ATP-produserende prosessene kan sees på som glykolyse (den anaerobe delen) etterfulgt av aerob respirasjon (den oksygenkrevende delen).

Kjemisk er ATP en nukleotid. Nukleotider er også byggesteinene i DNA. Alle nukleotidene består av en sukkerdel med fem karbon, en nitrogenholdig base og en til tre fosfatgrupper. Basen kan være enten adenin (A), cytosin (C), guanin (G), tymin (T) eller uracil (U). Som du kan se fra navnet, er basen i ATP adenin, og den inneholder tre fosfatgrupper.

Når ATP er "bygget", er dets umiddelbare forløper ADP (adenosindifosfat), som i seg selv kommer fra AMP (adenosinmonofosfat). Den eneste forskjellen mellom de to er den tredje fosfatgruppen festet til fosfat-fosfat "kjeden" i ADP. Det ansvarlige enzymet kalles ATP-syntase.

Når ATP er "brukt" av cellen, er ATP til ADP-reaksjonsnavnet hydrolyse, som vann brukes til å bryte bindingen mellom de to terminale fosfatgruppene. En enkel ligning for å reformere ATP fra dets nukleotid slektninger er ADP + P_Jeg, eller til og med AMP + 2 P_Jeg. hvor P_Jeg er uorganisk (det vil si ikke festet til et molekyl som inneholder karbon) fosfat.

Cellular respirasjon forekommer bare i eukaryoter, som er naturens mangecellede, større og mer komplekse svar på encellede prokaryoter. Mennesker er blant førstnevnte, mens bakterier befolker sistnevnte. Prosessen utspiller seg i fire trinn: glykolyse, som også forekommer i prokaryoter og ikke krever oksygen; de broreaksjon; og de to reaksjonssettene med aerob respirasjon, Krebs sykler og elektrontransportkjede.

For å starte glykolyse har et glukosemolekyl som har diffundert inn i cellen over plasmamembranen et fosfat festet til et av karbonatomer. Deretter omorganiseres det til et fruktosemolekyl, hvoretter en andre fosfatgruppe er festet til et annet karbonatom. Det resulterende dobbeltfosforylerte seks-karbonmolekylet er delt i to tre-karbonmolekyler. Denne fasen koster to ATP.

Den andre delen av glykolyse fortsetter med at tre-karbonmolekylene omorganiseres i en serie trinn inn i pyruvat, mens i mellomtiden tilsettes to fosfater, og deretter fjernes alle fire og legges til ADP for å danne ATP. Denne fasen produserer fire ATP,gjør nettoutbyttet av glykolyse til to ATP.

Broreaksjonen i mitokondriene gjør pyruvatmolekylet klart til handling ved å fjerne et av karbonene og to oksygener for å gi acetat, som deretter blir lagt til koenzym A for å danne acetyl CoA.

To-karbonacetyl CoA tilsettes et firekarbonmolekyl, oksaloacetat, for å få reaksjonene i gang. Det resulterende seks-karbonmolekylet blir til slutt redusert til oksaloacetat (derav "syklus" i tittelen; en reaktant er også et produkt). I prosessen, to ATP og 10 molekyler kjent som elektronbærere (åtte NADH og to FADH₂) blir produsert.

I den siste fasen av cellulær respirasjon og den andre aerobe fasen blir de forskjellige høyenergi-elektronbærerne tatt i bruk. Elektronene deres blir fjernet av enzymer innebygd i mitokondriell membran, og deres energi er brukes til å drive tilsetning av fosfatgrupper til ADP for å danne ATP, en prosess som kalles oksidativ fosforylering. Oksygen er den endelige elektronakseptoren til slutt.

Resultatet er 32 til 34 ATP, noe som betyr at tilsetning av to ATP hver fra glykolyse og Krebs-syklusen, cellulær respirasjon produserer 36 til 38 ATP per glukosemolekyl.