Razlog, zakaj jeste, je, da na koncu ustvarite molekulo, imenovano ATP (adenozin trifosfat), tako da imajo vaše celice sredstva za samooskrbo in s tem tudi vi. In nenamerno je razlog, da dihate, da je kisik potreben, da dobimo največjo količino celične energije iz predhodnikov glukoza molekul v tej hrani.
Postopek, ki ga človeške celice uporabljajo za tvorjenje ATP, se imenuje celično dihanje. Rezultat je 36 do 38 ATP na molekulo glukoze. Sestavljen je iz vrste faz, ki se začnejo v celični plazmi celic in se preselijo v mitohondrije, "elektrarne" evkariontskih celic. Na dva postopka, ki proizvajata ATP, lahko gledamo kot na glikolizo (anaerobni del), čemur sledi aerobno dihanje (del, ki zahteva kisik).
Kaj je ATP?
Kemično je ATP a nukleotid. Nukleotidi so tudi gradniki DNA. Vsi nukleotidi so sestavljeni iz pet ogljikovega sladkorja, dušikove baze in ene do treh fosfatnih skupin. Osnova je lahko bodisi adenin (A), citozin (C), gvanin (G), timin (T) ali uracil (U). Kot lahko razberete iz njegovega imena, je osnova v ATP adenin in vsebuje tri fosfatne skupine.
Ko je ATP "zgrajen", je njegov neposredni predhodnik ADP (adenozin difosfat), ki sama prihaja iz AMP (adenozin monofosfat). Edina razlika med njima je tretja fosfatna skupina, vezana na fosfatno-fosfatno "verigo" v ADP. Odgovorni encim se imenuje ATP sintaza.
Ko celica ATP "porabi", je ime reakcije ATP na ADP hidroliza, saj se voda uporablja za prekinitev vezi med obema končnima fosfatnima skupinama. Preprosta enačba za reformiranje ATP iz njegovih nukleotidnih sorodnikov je ADP + Pjazali celo AMP + 2 Pjaz. kjer je Pjaz je anorganski (torej ni vezan na molekulo, ki vsebuje ogljik) fosfat.
Celična energija v evkariontih: celično dihanje
Celično dihanje se pojavlja le pri evkariontih, ki so naravni mnogocelični, večji in bolj zapleten odgovor na enocelične prokarionte. Med prvimi smo ljudje, medtem ko druge bakterije naseljujejo. Proces se odvija v štirih fazah: glikoliza, ki se pojavlja tudi pri prokariontih in ne potrebuje kisika; mostna reakcija; in dva reakcijska sklopa aerobnega dihanja, Krebsov cikel in elektronska transportna veriga.
Glikoliza
Za začetek glikolize ima molekula glukoze, ki se je v plazemsko membrano razpršila celico, na enem od svojih ogljikovih atomov pritrjen fosfat. Nato se preuredi v molekulo fruktoze, na kateri je druga fosfatna skupina vezana na drug atom ogljika. Nastala dvojno fosforilirana molekula šest ogljika se razdeli na dve molekuli s tremi ogljiki. Ta faza stane dva ATP.
Drugi del glikolize nadaljuje s premestitvijo molekul treh ogljikov v vrsto korakov piruvata, medtem pa dodamo dva fosfata in nato vse štiri odstranimo in dodamo v ADP, da nastane ATP. Ta faza proizvaja štiri ATP,kar pomeni neto donos glikolize dva ATP.
Krebsov cikel
Mostna reakcija v mitohondrijih pripravi molekulo piruvata za delovanje z odstranitvijo enega izmed ogljikovih atomov in dveh kisikov, da nastane acetat, ki se nato doda koencim A da nastane acetil CoA.
Dvoogljični acetil CoA dodamo molekuli s štirimi ogljiki, oksaloacetatu, da sprožimo reakcije. Nastala molekula šest ogljika se sčasoma reducira v oksaloacetat (torej "cikel" v naslovu; reaktant je tudi produkt). V tem procesu sta dve ATP in 10 molekul, znanih kot nosilci elektronov (osem NADH in dva FADH2).
Elektronska transportna veriga
V zadnji fazi celičnega dihanja in drugi aerobni fazi se uporabijo različni visokoenergijski elektronski nosilci. Njihove elektrone odvzamejo encimi, vgrajeni v mitohondrijsko membrano, njihova energija pa je uporablja se za dodajanje fosfatnih skupin v ADP in tvori ATP, postopek, imenovan oksidativni fosforilacija. Na koncu je kisik končni akceptor elektronov.
Rezultat je 32 do 34 ATP, kar pomeni, da če dodamo po dva ATP iz glikolize in Krebsovega cikla, celično dihanje proizvaja od 36 do 38 ATP na molekulo glukoze.