Patru etape ale respirației celulare

Respirație celulară este suma diferitelor mijloace biochimice pe care organismele eucariote le folosesc pentru a extrage energie din alimente, în mod specific glucoză molecule.

Procesul de respirație celulară include patru etape sau etape de bază: Glicoliza, care apare la toate organismele, procariote și eucariote; reacție pod, care stabilește etapa pentru respirația aerobă; si Ciclul Krebs si lanțul de transport al electronilor, căi dependente de oxigen care apar în succesiune în mitocondrii.

Etapele respirației celulare nu se întâmplă cu aceeași viteză și același set de reacții pot avea loc la viteze diferite în același organism în momente diferite. De exemplu, rata glicolizei în celulele musculare ar fi de așteptat să crească foarte mult în timpul intensității anaerob exerciții fizice, care implică o „datorie de oxigen”, dar pașii respirației aerobice nu se accelerează semnificativ decât dacă exercițiul este efectuat la un nivel de intensitate aerobă, „plătiți-vă”.

Complet formula respirației celulare arată ușor diferit de la sursă la sursă, în funcție de ceea ce autorii aleg să includă ca reactanți și produse semnificative. De exemplu, multe surse omit purtătorii de electroni NAD⁺/ NADH și FAD²⁺/ FADH2 din bilanțul biochimic.

Per ansamblu, molecula de zahăr cu șase atomi de carbon glucoză este transformată în dioxid de carbon și apă în prezența oxigenului pentru a produce 36-38 molecule de ATP (adenozin trifosfat, „moneda energetică” a celulelor la nivel natural). Această ecuație chimică este reprezentată de următoarea ecuație:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 12 ore₂O + 36 ATP

Prima etapă a respirației celulare este glicoliză, care este un set de zece reacții care nu necesită oxigen și, prin urmare, apare în fiecare celulă vie. Procariotele (din domeniile Bacteria și Archaea, denumite anterior "archaebacteria") utilizează glicoliza aproape exclusiv, întrucât eucariotele (animale, ciuperci, protiști și plante) îl folosesc în principal ca un set de mese pentru cei mai profitabili din punct de vedere energetic reacții ale respirație aerobică.

Glicoliza are loc în citoplasmă. În „faza de investiții” a procesului, se consumă doi ATP pe măsură ce se adaugă doi fosfați la derivatul glucozei înainte ca acesta să fie împărțit în doi compuși cu trei carbon. Acestea sunt transformate în două molecule de piruvat, 2 NADH și patru ATP pentru un câștig net de două ATP.

A doua etapă a respirației celulare, tranziție sau reacție pod, primește mai puțină atenție decât restul respirației celulare. După cum sugerează și numele, totuși, nu ar exista nicio modalitate de a ajunge de la glicoliză la reacțiile aerobe de dincolo de ea.

În această reacție, care are loc în mitocondrii, cele două molecule de piruvat din glicoliză sunt transformate în două molecule de acetil coenzima A (acetil CoA), cu două molecule de CO₂ produse ca deșeuri metabolice. Nu se produce ATP.

Ciclul Krebs nu generează multă energie (două ATP), dar prin combinarea moleculei de doi carbon acetil CoA cu oxaloacetatul moleculei cu patru carbon și ciclul produsul rezultat printr-o serie de tranziții care decupează molecula înapoi în oxaloacetat, îl generează opt NADH și doi FADH₂, un alt purtător de electroni (patru NADH și unul FADH₂ pe moleculă de glucoză care intră în respirația celulară la glicoliză).

Aceste molecule sunt necesare pentru lanțul de transport al electronilor, și în cursul sintezei lor, încă patru CO₂ moleculele sunt aruncate din celulă ca deșeuri.

A patra și ultima etapă a respirației celulare este locul în care se realizează „crearea” majoră de energie. Electronii transportați de NADH și FADH₂ sunt trase din aceste molecule de către enzime din membrana mitocondrială și folosit pentru a conduce un proces numit fosforilare oxidativă, în care un gradient electrochimic condus de eliberarea electronilor menționați anterior alimentează adăugarea de molecule de fosfat la ADP pentru a produce ATP.

Oxigen este necesar pentru acest pas, deoarece este acceptorul final de electroni din lanț. Aceasta creează H₂O, deci de aici provine apa din ecuația respirației celulare.

În total, 32 până la 34 de molecule de ATP sunt generate în această etapă, în funcție de modul în care se însumează randamentul energetic. Prin urmare respirația celulară produce un total de 36 până la 38 ATP: 2 + 2 + (32 sau 34).