Cztery etapy oddychania komórkowego

Oddychania komórkowego jest sumą różnych biochemicznych środków, które organizmy eukariotyczne wykorzystują do ekstrakcji energia konkretnie z jedzenia glukoza molekuły.

Proces oddychania komórkowego obejmuje cztery podstawowe etapy lub kroki: Glikoliza, który występuje we wszystkich organizmach prokariotycznych i eukariotycznych; reakcja mostkowa, który wyznacza etap oddychania tlenowego; i cykl Krebsa i łańcuch transportu elektronów, szlaki zależne od tlenu, które występują kolejno w mitochondriach.

Etapy oddychania komórkowego nie zachodzą z tą samą prędkością, a ten sam zestaw reakcji może przebiegać w różnym tempie w tym samym organizmie w różnym czasie. Na przykład oczekuje się, że tempo glikolizy w komórkach mięśniowych znacznie wzrośnie podczas intensywnego beztlenowy Ćwiczenie, które pociąga za sobą „dług tlenowy”, ale etapy oddychania tlenowego nie przyspieszają znacząco, chyba że ćwiczenie jest wykonywane na poziomie intensywności aerobowej, „płatnej na bieżąco”.

Kompletny formuła oddychania komórkowego wygląda nieco inaczej w zależności od źródła, w zależności od tego, co autorzy zdecydują się uwzględnić jako znaczące reagenty i produkty. Na przykład wiele źródeł pomija nośniki elektronów NAD⁺/NADH i FAD²⁺/FADH2 z bilansu biochemicznego.

Ogólnie rzecz biorąc, sześciowęglowa cząsteczka cukru, glukoza, jest przekształcana w dwutlenek węgla i wodę w obecności tlenu, z wytworzeniem 36 do 38 cząsteczek ATP (adenozynotrifosforan, ogólnoprzyrodniczą „walutę energetyczną” ogniw). To równanie chemiczne jest reprezentowane przez następujące równanie:

do₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 12 godz₂O + 36 ATP

Pierwszym etapem oddychania komórkowego jest glikoliza, który jest zestawem dziesięciu reakcji, które nie wymagają tlenu, a zatem zachodzą w każdej żywej komórce. Prokarionty (z domen Bacteria i Archaea, dawniej nazywane „archaebakterią”) wykorzystują prawie wyłącznie glikolizę, podczas gdy eukarionty (zwierzęta, grzyby, protisty i rośliny) używają go głównie jako nakrycia stołu dla bardziej dochodowych energetycznie reakcje oddychanie aerobowe.

W cytoplazmie zachodzi glikoliza. W „fazie inwestycyjnej” procesu dwa ATP są zużywane, ponieważ dwa fosforany są dodawane do pochodnej glukozy, zanim zostanie ona podzielona na dwa związki trójwęglowe. Są one przekształcane w dwie cząsteczki pirogronian, 2 NADH i cztery ATP za zysk netto w wysokości dwóch ATP.

Drugi etap oddychania komórkowego, przejście lub reakcja mostkowa, przyciąga mniej uwagi niż reszta oddychania komórkowego. Jak sama nazwa wskazuje, nie byłoby sposobu, aby przejść od glikolizy do reakcji tlenowych bez niej.

W tej reakcji, która zachodzi w mitochondriach, dwie cząsteczki pirogronianu z glikolizy są przekształcane w dwie cząsteczki acetylokoenzymu A (acetylo-CoA), z dwiema cząsteczkami CO₂ produkowane jako odpady metaboliczne. Nie wytwarza się ATP.

cykl Krebsa nie generuje dużo energii (dwa ATP), ale przez połączenie dwuwęglowej cząsteczki acetylo-CoA z czterowęglową cząsteczką szczawiooctanu i cykliczne powstały produkt poprzez serię przejść, które przycinają cząsteczkę z powrotem do szczawiooctanu, generuje osiem NADH i dwa FADH₂, inny nośnik elektronów (cztery NADH i jeden FADH₂ na cząsteczkę glukozy wchodzącą do oddychania komórkowego podczas glikolizy).

Te cząsteczki są potrzebne do łańcuch transportu elektronów, a w trakcie ich syntezy cztery kolejne CO₂ cząsteczki są usuwane z komórki jako odpady.

Czwarty i ostatni etap oddychania komórkowego to miejsce, w którym odbywa się główne „tworzenie” energii. Elektrony niesione przez NADH i FADH₂ są wyciągane z tych cząsteczek przez enzymy w błona mitochondrialna i używany do prowadzenia procesu zwanego fosforylacją oksydacyjną, w którym gradient elektrochemiczny jest napędzany przez uwolnione wyżej wymienione elektrony zasilają dodanie cząsteczek fosforanu do ADP w celu wytworzenia ATP.

Tlen jest wymagany na tym etapie, ponieważ jest to końcowy akceptor elektronów w łańcuchu. To tworzy H₂O, więc z tego etapu pochodzi woda w równaniu oddychania komórkowego.

W sumie na tym etapie generowane są od 32 do 34 cząsteczek ATP, w zależności od tego, jak sumuje się wydajność energetyczną. A zatem oddychanie komórkowe daje w sumie od 36 do 38 ATP: 2 + 2 + (32 lub 34).