Aké sú dva procesy, ktoré produkujú ATP?

Dôvod, prečo jete, je nakoniec vytvorenie molekuly tzv ATP (adenosintrifosfátu), aby vaše bunky mali prostriedky na napájanie samých seba, a teda aj vás. A nie náhodou, dýchate preto, že kyslík je potrebný na získanie maximálneho množstva bunkovej energie z prekurzorov glukóza molekuly v tom jedle.

Proces, ktorý ľudské bunky používajú na generovanie ATP, sa nazýva bunkové dýchanie. Výsledkom je tvorba 36 až 38 ATP na molekulu glukózy. Skladá sa zo série etáp, počnúc bunkovou cytoplazmou a prechádzajúcich do mitochondrií, „elektrární“ eukaryotických buniek. Dva procesy produkujúce ATP možno považovať za glykolýzu (anaeróbnu časť), po ktorej nasleduje aeróbne dýchanie (časť vyžadujúca kyslík).

Chemicky je ATP a nukleotid. Nukleotidy sú tiež stavebnými kameňmi DNA. Všetky nukleotidy pozostávajú z päťuhlíkovej časti cukru, dusíkatej bázy a jednej až troch fosfátových skupín. Bázou môže byť buď adenín (A), cytozín (C), guanín (G), tymín (T) alebo uracil (U). Ako je zrejmé z jeho názvu, bázou v ATP je adenín a obsahuje tri fosfátové skupiny.

Keď je ATP „postavená“, je jej bezprostredným predchodcom ADP (adenozíndifosfát), z ktorej sama pochádza AMP (adenozínmonofosfát). Jediný rozdiel medzi nimi je tretia fosfátová skupina pripojená k fosfát-fosfátovému „reťazcu“ v ADP. Zodpovedný enzým sa nazýva ATP syntáza.

Keď bunka „strávi“ ATP, je názov reakcie ATP na ADP hydrolýza, pretože sa používa voda na prerušenie väzby medzi dvoma koncovými fosfátovými skupinami. Jednoduchá rovnica na reformovanie ATP od jej nukleotidových príbuzných je ADP + P_i, alebo dokonca AMP + 2 P_i. kde P_i je anorganický (tj. nepripojený k molekule obsahujúcej uhlík) fosfát.

Bunkové dýchanie sa vyskytuje iba u eukaryotov, ktoré sú mnohobunkovou, väčšou a zložitejšou odpoveďou prírody na jednobunkové prokaryoty. Medzi prvými sú ľudia, zatiaľ čo druhými sa vyskytujú baktérie. Proces prebieha v štyroch etapách: glykolýza, ktorý sa vyskytuje aj u prokaryotov a nevyžaduje kyslík; the mostná reakcia; a dve reakčné skupiny aeróbneho dýchania, Krebsov cyklus a reťazec transportu elektrónov.

Na spustenie glykolýzy má molekula glukózy, ktorá difundovala do bunky cez plazmatickú membránu, fosfát pripojený k jednému zo svojich atómov uhlíka. Potom sa preusporiada na molekulu fruktózy, kedy je druhá fosfátová skupina pripojená k inému atómu uhlíka. Výsledná dvojnásobne fosforylovaná šesťuhlíková molekula sa rozdelí na dve trojuhlíkové molekuly. Táto fáza stojí dve ATP.

Druhá časť glykolýzy postupuje tak, že molekuly s tromi uhlíkmi sú v sérii krokov preskupené pyruvát, zatiaľ sa medzitým pridajú dva fosfáty, potom sa odstránia všetky štyri a pridajú sa do ADP za vzniku ATP. Táto fáza produkuje štyri ATP,takže čistý výnos glykolýzy je dva ATP.

Mostíková reakcia v mitochondriách pripraví molekulu pyruvátu na činnosť odstránením jedného z uhlíkov a dvoch kyslíkov za vzniku acetátu, ktorý sa potom pripojí k koenzým A za vzniku acetyl CoA.

Acetyl CoA s dvoma atómami uhlíka sa pridá k štvoruhlíkovej molekule, oxaloacetátu, aby sa reakcie uskutočnili. Výsledná šesťuhlíková molekula sa nakoniec redukuje na oxaloacetát (odtiaľ pochádza „cyklus“; reaktant je tiež produkt). V tomto procese dve ATP a 10 molekúl známych ako elektrónové nosiče (osem NADH a dva FADH₂) sa vyrábajú.

V záverečnej fáze bunkového dýchania a v druhej aeróbnej fáze sa používajú rôzne vysokoenergetické elektrónové nosiče. Ich elektróny sú zbavené enzýmov zabudovaných v mitochondriálnej membráne a ich energia je používa sa na napájanie pridania fosfátových skupín k ADP za vzniku ATP, procesu nazývaného oxidačný fosforylácia. Nakoniec je konečným akceptorom elektrónov kyslík.

Výsledkom je 32 až 34 ATP, čo znamená, že po pridaní dvoch ATP z glykolýzy a Krebsovho cyklu, bunkové dýchanie produkuje 36 až 38 ATP na molekulu glukózy.