Štiri stopnje celičnega dihanja

Celično dihanje je vsota različnih biokemičnih sredstev, ki jih evkariontski organizmi uporabljajo za pridobivanje energija posebej iz hrane glukoza molekul.

Proces celičnega dihanja vključuje štiri osnovne faze ali korake: Glikoliza, ki se pojavlja v vseh organizmih, prokariontskih in evkariontskih; mostna reakcija, ki ustavi oder za aerobno dihanje; in Krebsov cikel in elektronska transportna veriga, od kisika odvisne poti, ki se zaporedoma pojavljajo v mitohondrijih.

Koraki celičnega dihanja se ne dogajajo z enako hitrostjo, isti sklop reakcij pa lahko v istem organizmu v različnih časih poteka z različno hitrostjo. Na primer, pričakovati bi bilo, da se bo intenzivnost glikolize v mišičnih celicah močno povečala anaerobna vadba, ki ima "kisikov dolg", vendar se stopnje aerobnega dihanja ne pospešijo bistveno, razen če se vadba izvaja na aerobni stopnji intenzivnosti "pay-as-you-go".

Celoten formula celičnega dihanja izgleda nekoliko drugačno od vira do vira, odvisno od tega, kaj avtorji izberejo, da ga vključijo kot pomembne reaktante in izdelke. Številni viri na primer izpuščajo nosilce elektronov NAD

Na splošno se molekula glukoze s šestimi ogljiki pretvori v ogljikov dioksid in vodo v prisotnosti kisika, da se dobi od 36 do 38 molekul ATP (adenozin trifosfat, naravna "energijska valuta" celic). Ta kemijska enačba je predstavljena z naslednjo enačbo:

C₆H₁₂O₆ + 6 O.₂ → 6 CO₂ + 12 H₂O + 36 ATP

Prva stopnja celičnega dihanja je glikoliza, kar je sklop desetih reakcij, ki ne potrebujejo kisika in se zato pojavljajo v vsaki živi celici. Prokarionti (iz domen bakterij in arhej, prej imenovanih "arhebakterije") uporabljajo glikolizo skoraj izključno, ker ga evkarionti (živali, glive, protisti in rastline) uporabljajo predvsem kot mizo za energetsko donosnejše reakcije aerobno dihanje.

Glikoliza poteka v citoplazmi. V "naložbeni fazi" postopka se porabi dva ATP, saj se derivatu glukoze dodata dva fosfata, preden se razdeli na dve spojini s tremi ogljiki. Ti se pretvorita v dve molekuli piruvat, 2 NADH in štiri ATP za a čisti dobiček dveh ATP.

Druga stopnja celičnega dihanja, prehod ali mostna reakcija, dobi manj pozornosti kot ostalo celično dihanje. Kot že ime pove, pa brez nje glikoliza ne bi prišla do aerobnih reakcij.

V tej reakciji, ki poteka v mitohondrijih, se molekuli piruvata iz glikolize pretvorita v dve molekuli acetil koencima A (acetil CoA) z dvema molekulama CO₂ nastajajo kot presnovni odpadki. ATP ni proizveden.

The Krebsov cikel ne ustvarja veliko energije (dva ATP), vendar s kombiniranjem molekule acetila CoA z dvema ogljikoma in molekulo štirih ogljikov nastali produkt skozi vrsto prehodov, ki molekulo obrezujejo nazaj v oksaloacetat, tvori osem NADH in dva FADH₂, še en elektronski nosilec (štirje NADH in en FADH₂ na molekulo glukoze, ki vstopa v celično dihanje pri glikolizi).

Te molekule so potrebne za elektronska transportna verigain med njihovo sintezo še štiri CO₂ molekule se izločajo iz celice kot odpadki.

Četrta in zadnja faza celičnega dihanja je tam, kjer se opravi glavno "ustvarjanje" energije. Elektroni, ki jih nosita NADH in FADH₂ izvlečejo iz teh molekul encimi v mitohondrijska membrana in se uporablja za poganjanje procesa, imenovanega oksidativna fosforilacija, pri katerem elektrokemični gradient poganja sproščanje zgoraj omenjenih elektronov spodbuja dodajanje molekul fosfatov v ADP za tvorbo ATP.

Kisik je potreben za ta korak, saj je končni akceptor elektronov v verigi. Tako nastane H₂O, torej v tem koraku prihaja voda v enačbi celičnega dihanja.

V tem koraku se ustvari od 32 do 34 molekul ATP, odvisno od tega, kako se sešteva donos energije. Tako celično dihanje daje skupaj od 36 do 38 ATP: 2 + 2 + (32 ali 34).