Celulele sunt recipiente microscopice, multifuncționale, care reprezintă cele mai mici unități indivizibile ale vieții prin faptul că manifestă reproducerea, metabolismul și alte calități „realiste”. De fapt, deoarece organismele procariote (membri ai domeniilor de clasificare Bacteria și Archaea) constau aproape întotdeauna dintr-o singură celulă, multe celule independente sunt literalmente vii.
Celulele folosesc o moleculă numită adenozin trifosfat sau ATP, ca sursă de combustibil. Procariote mizează numai pe glicoliză - descompunerea glucozei în piruvat - ca cale către sintetizarea ATP; acest proces produce un total de 2 ATP per moleculă de glucoză.
În contrast, eucariote - animale, plante și ciuperci - sunt ambele mult mai mari și posedă celule individuale mult mai complexe decât procariotele, făcând glicoliza singură inadecvată pentru nevoile lor de energie. Acolo este respirație celulară, descompunerea completă a glucozei în prezența oxigenului molecular (O2) în dioxid de carbon (CO2) și apă (H2O) pentru a forma ATP, intră.
Citiți mai multe despre ce este respirația celulară.
Terminologia metabolismului celular
Procesul de respirație celulară are loc în eucariote și acoperă tehnic glicoliza Ciclul Krebs si lanț de transport de electroni (ETC). Asta pentru ca toate celulele tratează inițial glucoza în același mod - prin trecerea prin glicoliză. Apoi, în procariote, piruvatul poate intra doar în fermentație, ceea ce permite glicolizei să continue „în amonte” prin regenerarea unui intermediar numit NAD+.
Deoarece eucariotele pot folosi oxigenul, totuși, moleculele de carbon ale piruvatului intră în ciclul Krebs ca acetil CoA și în cele din urmă părăsesc ETC ca dioxid de carbon (CO2). Produsele de respirație celulară de interes sunt 34-36 ATP generate în ciclul Krebs și ETC împreună - cele două porțiuni ale respirației celulare care se numără ca aerob („cu oxigen”) respiraţie.
Reacțiile respirației celulare
Reacția completă, echilibrată a întregului proces de respirație celulară poate fi reprezentată de:
C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6 H2O + ~ 38 ATP
Glicoliza singură, o formă de respirație anaerobă care apare în citoplasmă, constă din reacție:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Peu → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 4 H+ + 2 H2O
În eucariote, a reacție de tranziție în mitocondrii generează acetil coenzima A (acetil CoA) pentru ciclul Krebs:
2 CH3(C = O) COOH + 2 NAD+ + 2 coenzima A → 2 acetil CoA + 2 NADH + 2 H+ + 2 CO2
CO2 apoi intră în ciclul Krebs prin aderarea la oxaloacetat.
Etapele respirației celulare
Respirația celulară începe cu glicoliza, o serie de 10 reacții în care se află o moleculă de glucoză fosforilat de două ori (adică are două grupări fosfat atașate la carboni diferiți) folosind 2 ATP și apoi împărțit în doi compuși cu trei carbon fiecare se obțin 2 ATP pe ruta către formarea piruvatului. Astfel, glicoliza furnizează 2 ATP direct pe moleculă de glucoză, precum și două molecule ale purtătorului de electroni NADH, care are un rol puternic în aval în ETC.
În ciclul Krebs, CO2 și compusul cu patru atomi de carbon oxaloacetat se unesc pentru a forma molecula cu șase carbon citrat. Citratul este redus treptat din nou la oxaloacetat, răsucind o pereche de CO2 molecule și generează, de asemenea, 2 ATP per CO2 molecula care intră în ciclu sau 4 ATP per glucoză moleculă mult în amonte. Mai important, un total de 6 NADH și 2 FADH2 (un alt purtător de electroni) sunt sintetizate.
În cele din urmă, electronii NADH și FADH2 (adică atomii lor de hidrogen) sunt dezlipite de enzimele lanțului de transport al electronilor și utilizate pentru a alimenta atașarea fosfaților la ADP, producând o mulțime de ATP - aproximativ 32 în total. Apa este, de asemenea, eliberată în acest pas. Astfel, randamentul maxim de ATP al respirației celulare din glicoliză, ciclul Krebs și ETC este de 2 + 4 + 32 = 38 ATP pe moleculă de glucoză.
Citiți mai multe despre cele patru etape ale respirației celulare.