Úloha enzýmov v bunkovom dýchaní

Bunkové dýchanie je proces, pri ktorom bunky premieňajú glukózu (cukor) na oxid uhličitý a vodu. V tomto procese energia vo forme molekuly tzv adenosintrifosfátualebo ATP. Pretože je na zabezpečenie tejto reakcie potrebný kyslík, bunkové dýchanie sa tiež považuje za typ „Spaľovacia“ reakcia, pri ktorej sa organická molekula (glukóza) oxiduje alebo spaľuje, čím sa uvoľňuje energia v tele procesu.

Bunky vyžadujú energiu ATP na vykonávanie všetkých funkcií potrebných pre život. Koľko ATP však potrebujeme? Keby naše vlastné bunky nenahrádzali ATP neustále prostredníctvom bunkového dýchania, spotrebovali by sme takmer celú našu telesnú hmotnosť v ATP za jeden deň.

Bunkové dýchanie prebieha v troch krokoch: glykolýza, cyklus kyseliny citrónovej a oxidačnú fosforyláciu.

Enzýmy sú proteíny, ktoré katalyzujú alebo ovplyvňujú rýchlosť chemických reakcií bez toho, aby sa v priebehu procesu zmenili. Špecifické enzýmy katalyzujú každú bunkovú reakciu.

Hlavnou úlohou enzýmov počas respiračnej reakcie je pomáhať pri prenose elektrónov z jednej molekuly do druhej. Tieto prenosy sa nazývajú „redoxné“ reakcie, pri ktorých sa strata elektrónov z jednej molekuly (oxidácia) musí zhodovať s prídavkom elektrónov k inej látke (redukcia).

Tento prvý krok respiračnej reakcie sa uskutočňuje v cytoplazmaalebo tekutina bunky. Glykolýza pozostáva z deviatich samostatných chemických reakcií, z ktorých každá je katalyzovaná špecifickým enzýmom.

Kľúčovými hráčmi v glykolýze sú enzým dehydrodgenáza a koenzým (neproteínový pomocník) nazývaný NAD +. Dehydrodgenáza oxiduje glukózu tak, že z nej odstráni dva elektróny a prenesie ich do NAD +. V tomto procese sa glukóza „rozdelí“ na dve molekuly pyruvátu, ktoré pokračujú v reakcii.

Druhý krok respiračnej reakcie sa uskutočňuje vo vnútri bunkovej organely nazývanej mitochondrie, ktoré sa kvôli svojej úlohe vo výrobe ATP nazývajú „energetické továrne“ pre túto bunku.

Tesne predtým, ako začne cyklus kyseliny citrónovej, je pyruvát pre reakciu „pripravený“ prevedením na vysokoenergetickú látku zvanú acetyl koenzým A alebo acetyl-CoA.

Špecifické enzýmy nachádzajúce sa v mitochondriách potom napájajú množstvo reakcií, ktoré tvoria kyselinu citrónovú cyklu (tiež známy ako Krebsov cyklus) preusporiadaním chemických väzieb a účasťou na väčšom množstve redoxných látok reakcie.

Po dokončení tohto kroku molekuly nesúce elektróny opúšťajú cyklus kyseliny citrónovej a začínajú tretí krok.

Posledný krok reakcie dýchania, nazývaný tiež reťazec transportu elektrónov, je miesto, kde sa pre bunku vypláca energia. Počas tohto kroku kyslík poháňa reťazec pohybu elektrónov cez membránu mitochondrií. Tento prenos elektrónov podporuje schopnosť enzýmu ATP syntázy produkovať 38 molekúl ATP.