Štyri fázy bunkového dýchania

Bunkové dýchanie je súčet rôznych biochemických prostriedkov, ktoré eukaryotické organizmy využívajú na extrakciu energie z jedla, konkrétne glukóza molekuly.

Proces bunkového dýchania zahŕňa štyri základné stupne alebo kroky: Glykolýza, ktorý sa vyskytuje vo všetkých organizmoch, prokaryotických a eukaryotických; the mostná reakcia, ktorá predstavuje pôdu pre aeróbne dýchanie; a Krebsov cyklus a reťazec transportu elektrónov, dráhy závislé od kyslíka, ktoré sa vyskytujú postupne v mitochondriách.

Kroky bunkového dýchania neprebiehajú rovnakou rýchlosťou a rovnaká sada reakcií môže v rovnakom organizme prebiehať v rôznych časoch rôznymi rýchlosťami. Napríklad by sa dalo očakávať, že sa rýchlosť glykolýzy vo svalových bunkách počas intenzívneho obdobia výrazne zvýši anaeróbne cvičenie, pri ktorom vzniká „kyslíkový dlh“, ale kroky aeróbneho dýchania sa výrazne nezrýchlia, pokiaľ sa cvičenie nevykonáva na aeróbnej úrovni „priebežnej“ intenzity.

Kompletný vzorec bunkového dýchania

Celkovo sa šesťuhlíková molekula cukru glukóza prevádza na oxid uhličitý a vodu v prítomnosti kyslíka, čím sa získa 36 až 38 molekúl ATP (adenosintrifosfátu„celoeurópska„ energetická mena “buniek). Táto chemická rovnica je reprezentovaná nasledujúcou rovnicou:

C.₆H₁₂O₆ + 6 O.₂ → 6 CO₂ + 12 H₂O + 36 ATP

Prvý stupeň bunkového dýchania je glykolýza, čo je súbor desiatich reakcií, ktoré nevyžadujú kyslík, a preto sa vyskytujú v každej živej bunke. Prokaryoty (z domén Bacteria a Archaea, predtým nazývané „archaebaktérie“) využívajú glykolýzu takmer výlučne, keďže eukaryoty (zvieratá, huby, prvoci a rastliny) ju používajú hlavne ako prípravok na výrobu energeticky lukratívnejších reakcie z aeróbne dýchanie.

Glykolýza prebieha v cytoplazme. V „investičnej fáze“ procesu sa spotrebujú dva ATP, pretože sa k derivátu glukózy pridajú dva fosfáty predtým, ako sa rozdelí na dve trojuhlíkové zlúčeniny. Tieto sa transformujú na dve molekuly pyruvát, 2 NADH a štyri ATP pre a čistý zisk dvoch ATP.

Druhá etapa bunkového dýchania, prechod alebo mostná reakcia, dostane menšiu pozornosť ako zvyšok bunkového dýchania. Ako už z názvu vyplýva, bez nej by neexistoval spôsob, ako sa dostať z glykolýzy k aeróbnym reakciám.

Pri tejto reakcii, ktorá sa vyskytuje v mitochondriách, sa dve molekuly pyruvátu z glykolýzy prevedú na dve molekuly acetylkoenzýmu A (acetyl CoA) s dvoma molekulami CO₂ ako metabolický odpad. Neprodukuje sa žiadna ATP.

The Krebsov cyklus negeneruje veľa energie (dva ATP), ale kombináciou dvojuhlíkovej molekuly acetyl CoA so štvoruhlíkovou molekulou oxaloacetátu a cyklovaním výsledný produkt sériou prechodov, ktoré upravujú molekulu späť na oxaloacetát, vytvára osem NADH a dva FADH₂, ďalší elektrónový nosič (štyri NADH a jeden FADH₂ na molekulu glukózy vstupujúcej do bunkového dýchania pri glykolýze).

Tieto molekuly sú potrebné pre reťazec transportu elektrónova v priebehu ich syntézy ďalšie štyri CO₂ molekuly sa vylučujú z bunky ako odpad.

Štvrtá a posledná etapa bunkového dýchania je miestom, kde sa uskutočňuje hlavné „vytváranie“ energie. Elektróny nesené NADH a FADH₂ sú z týchto molekúl ťahané enzýmami v mitochondriálna membrána a používa sa na riadenie procesu nazývaného oxidačná fosforylácia, pri ktorom je elektrochemický gradient poháňaný Uvoľnenie vyššie uvedených elektrónov vedie k produkcii molekúl fosfátu k ADP ATP.

Kyslík pre tento krok je potrebný, pretože ide o konečný akceptor elektrónov v reťazci. Tak vznikne H₂O, takže tento krok je miesto, odkiaľ pochádza voda v rovnici bunkového dýchania.

V tomto kroku sa celkovo vytvorí 32 až 34 molekúl ATP, v závislosti od toho, ako sa sčíta energetický výnos. Teda bunkové dýchanie poskytuje celkovo 36 až 38 ATP: 2 + 2 + (32 alebo 34).