Bunky sú mikroskopické, viacúčelové nádoby, ktoré predstavujú najmenšie nedeliteľné jednotky života v tom, že prejavujú reprodukciu, metabolizmus a ďalšie „realistické“ kvality. V skutočnosti, keďže prokaryotické organizmy (členovia klasifikačných domén Baktérie a Archea) takmer vždy pozostávajú z jednej bunky, mnoho samostatných buniek je doslova nažive.
Bunky využívajú ako zdroj paliva molekulu nazývanú adenozíntrifosfát alebo ATP. Prokaryotes spoliehať sa výlučne na glykolýza - rozklad glukózy na pyruvát - ako cestu k syntéze ATP; tento proces poskytuje celkovo 2 ATP na molekulu glukózy.
Naproti tomu eukaryoty - zvieratá, rastliny a huby - sú omnoho väčšie a vlastnia oveľa zložitejšie jednotlivé bunky ako prokaryoty, čo znemožňuje samotnú glykolýzu pre ich energetické potreby. To je kde bunkové dýchanie, úplný rozklad glukózy v prítomnosti molekulárneho kyslíka (O2) na oxid uhličitý (CO.)2) a vodu (H2O) vytvoriť ATP, prichádza.
Prečítajte si viac o tom, čo je bunkové dýchanie.
Terminológia bunkového metabolizmu
Proces bunkového dýchania sa vyskytuje u eukaryotov a technicky preklenuje glykolýzu Krebsov cyklus a reťazec transportu elektrónov (ETC). To je preto, že všetko bunky spočiatku liečia glukózu rovnakým spôsobom - tým, že ju prevádzkujú prostredníctvom glykolýzy. Potom u prokaryotov môže pyruvát iba vstúpiť do fermentácie, čo umožňuje glykolýze pokračovať „proti prúdu“ prostredníctvom regenerácie medziproduktu nazývaného NAD+.
Pretože eukaryoty môžu používať kyslík, uhlíkové molekuly pyruvátu vstupujú do Krebsovho cyklu ako acetyl CoA a nakoniec opúšťajú ETC ako oxid uhličitý (CO2). Zaujímavými bunkovými produktmi dýchania sú 34 až 36 ATP, ktoré sa vytvárajú v Krebsovom cykle a ETC dohromady - dve časti bunkového dýchania, ktoré sa počítajú ako aeróbne („s kyslíkom“) dýchanie.
Reakcie bunkového dýchania
Kompletnú, vyváženú reakciu celého procesu bunkového dýchania môžeme predstavovať:
C.6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6 H2O + ~ 38 ATP
Samotná glykolýza, forma anaeróbneho dýchania, ktorá sa vyskytuje v cytoplazme, spočíva v reakcii:
C.6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 si → 2 CH3(C = 0) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 4 H+ + 2 H2O
V eukaryotoch, a prechodová reakcia v mitochondriách generuje acetyl koenzým A (acetyl CoA) pre Krebsov cyklus:
2 CH3(C = 0) COOH + 2 NAD+ + 2 koenzým A → 2 acetyl CoA + 2 NADH + 2 H+ + 2 CO2
CO2 potom vstupuje do Krebsovho cyklu pripojením k oxaloacetátu.
Fázy bunkového dýchania
Bunkové dýchanie začína glykolýzou, sériou 10 reakcií, v ktorých je molekula glukózy fosforylovaný dvakrát (to znamená, že má dve fosfátové skupiny pripojené na rôznych uhlíkoch) s použitím 2 ATP a potom rozdelený na dve tri-uhlíkové zlúčeniny, ktoré každý výťažok 2 ATP na ceste k tvorbe pyruvátu. Glykolýza teda dodáva 2 ATP priamo na molekulu glukózy, ako aj dve molekuly elektrónového nosiča NADH, ktorý má v ETC silnú úlohu po prúde.
V Krebsovom cykle CO2 a zlúčenina so štyrmi uhlíkmi oxaloacetát spojte sa a vytvorte šesťuhlíkovú molekulu citrát. Citrát sa postupne znova redukuje na oxaloacetát, pričom sa odstráni pár CO2 molekuly a tiež generovanie 2 ATP na CO2 molekula vstupujúca do cyklu, alebo 4 ATP na glukózu molekula ďaleko proti prúdu. Dôležitejšie je, celkovo 6 NADH a 2 FADH2 (ďalší elektrónový nosič).
Nakoniec elektróny NADH a FADH2 (tj. ich atómy vodíka) sú odštiepené enzýmami transportného reťazca elektrónov a použité na napájanie pripojenia fosfátov k ADP, čím sa získa veľa ATP - celkovo asi 32. V tomto kroku sa tiež uvoľňuje voda. Maximálny výťažok ATP bunkového dýchania z glykolýzy, Krebsovho cyklu a ETC je teda 2 + 4 + 32 = 38 ATP na molekulu glukózy.
Prečítajte si viac o štyroch stupňoch bunkového dýchania.