Motivul pentru care mâncați este să creați în cele din urmă o moleculă numită ATP (adenozin trifosfat) astfel încât celulele voastre să aibă mijloacele de a se alimenta pe ele însele și, prin urmare, pe voi. Și nu întâmplător, motivul pentru care respirați este că oxigenul este necesar pentru a obține cantitatea maximă de energie celulară de la precursorii glucoză molecule din acel aliment.
Procesul pe care celulele umane îl folosesc pentru a genera ATP se numește respirație celulară. Rezultă în crearea a 36 până la 38 de ATP pe moleculă de glucoză. Se compune dintr-o serie de etape, care încep din citoplasma celulară și se deplasează către mitocondrii, „centralele electrice” ale celulelor eucariote. Cele două procese producătoare de ATP pot fi privite ca glicoliză (partea anaerobă) urmată de respirație aerobă (partea care necesită oxigen).
Ce este ATP?
Din punct de vedere chimic, ATP este un nucleotidă. Nucleotidele sunt, de asemenea, elementele constitutive ale ADN-ului. Toate nucleotidele constau dintr-o porțiune de zahăr cu cinci atomi de carbon, o bază azotată și una până la trei grupări fosfat. Baza poate fi fie adenină (A), citozină (C), guanină (G), timină (T) sau uracil (U). După cum puteți desluși din numele său, baza din ATP este adenina și conține trei grupe fosfat.
Când ATP este „construit”, precursorul său imediat este ADP (adenozin difosfat), care în sine provine AMP (adenozin monofosfat). Singura diferență dintre cele două este a treia grupă fosfat atașată la „lanțul” fosfat-fosfat din ADP. Enzima responsabilă se numește ATP sintază.
Când ATP este „cheltuit” de celulă, denumirea reacției ATP la ADP este hidroliză, deoarece apa este utilizată pentru a rupe legătura dintre cele două grupări fosfat terminale. O ecuație simplă pentru reformarea ATP din rudele sale nucleotidice este ADP + Peu, sau chiar AMP + 2 Peu. unde Peu este fosfat anorganic (adică nu este atașat la o moleculă care conține carbon).
Energia celulară în eucariote: respirația celulară
Respirația celulară are loc numai în eucariote, care sunt răspunsul multicelular al naturii, mai mare și mai complex la procariotele unicelulare. Oamenii sunt printre primii, în timp ce bacteriile îi populează pe cei din urmă. Procesul se desfășoară în patru etape: glicoliză, care apare și la procariote și nu necesită oxigen; reacție pod; și cele două seturi de reacții ale respirației aerobe, Ciclul Krebs si lanțul de transport al electronilor.
Glicoliza
Pentru a începe glicoliza, o moleculă de glucoză care s-a difuzat în celulă prin membrana plasmatică are un fosfat atașat la unul dintre atomii săi de carbon. Apoi este rearanjat într-o moleculă de fructoză, moment în care o a doua grupă fosfat este atașată la un atom de carbon diferit. Molecula rezultată dublu fosforilată cu șase carbon rezultată este împărțită în două molecule cu trei carbon. Această fază costă două ATP.
A doua parte a glicolizei se desfășoară cu moleculele cu trei carbonuri care sunt rearanjate într-o serie de pași în piruvat, în timp ce, între timp, se adaugă doi fosfați și apoi toți cei patru sunt eliminați și adăugați la ADP pentru a forma ATP. Această fază produce patru ATP,realizând randamentul net al glicolizei două ATP.
Ciclul Krebs
Reacția de punte în mitocondrii pregătește molecula de piruvat pentru acțiune prin îndepărtarea unuia dintre atomi de carbon și doi oxigeni pentru a produce acetat, care este apoi atașat la coenzima A pentru a forma acetil CoA.
Acetil CoA cu doi carbon este adăugat la o moleculă cu patru carbon, oxaloacetat, pentru a face reacțiile să meargă. Molecula rezultată cu șase carbonuri este în cele din urmă redusă la oxaloacetat (de unde „ciclul” din titlu; un reactant este, de asemenea, un produs). În acest proces, două ATP și 10 molecule cunoscute sub numele de purtători de electroni (opt NADH și doi FADH2) sunt produse.
Lanțul de transport al electronilor
În faza finală a respirației celulare și a doua fază aerobă, sunt folosiți diferiții purtători de electroni de mare energie. Electronii lor sunt eliminați de enzime încorporate în membrana mitocondrială, iar energia lor este folosit pentru a alimenta adăugarea de grupări fosfat la ADP pentru a forma ATP, un proces numit oxidativ fosforilarea. Oxigenul este ultimul acceptor de electroni în cele din urmă.
Rezultatul este 32-34 ATP, ceea ce înseamnă că, adăugând câte două ATP din glicoliză și din ciclul Krebs, respirația celulară produce 36 până la 38 ATP pe moleculă de glucoză.