Ћелије су микроскопски, вишенаменски контејнери који представљају најмање недељиве јединице живота у томе што показују репродукцију, метаболизам и друге „животне“ квалитете. У ствари, пошто се прокарионтски организми (чланови домена класификације бактерија и археја) готово увек састоје од једне ћелије, многе самосталне ћелије су буквално живе.
Ћелије користе извор молекула назван аденозин трифосфат или АТП. Прокариоти ослањати се искључиво на гликолиза - разградња глукозе на пируват - као пут до синтезе АТП; овај поступак даје укупно 2 АТП по молекулу глукозе.
У супротности, еукариоти - животиње, биљке и гљиве - и оне су далеко веће и поседују много сложеније појединачне ћелије од прокариота, што само гликолизу чини неодговарајућом за њихове енергетске потребе. Ето где ћелијско дисање, потпуна разградња глукозе у присуству молекуларног кисеоника (О2) у угљен-диоксид (ЦО2) и воде (Х.2О) да формира АТП, улази.
Прочитајте више о томе шта је ћелијско дисање.
Терминологија ћелијског метаболизма
Процес ћелијског дисања се дешава код еукариота и технички обухвата гликолизу
Кребсов циклус и ланац за пренос електрона (ЕТЦ). То је зато све ћелије у почетку третирају глукозу на исти начин - пролазећи је кроз гликолизу. Тада код прокариота пируват може да уђе само у ферментацију, што омогућава гликолизу да се настави „узводно“ регенерацијом интермедијера названог НАД+.Будући да еукариоти могу да користе кисеоник, молекули угљеника пирувата улазе у Кребсов циклус као ацетил ЦоА и на крају напуштају ЕТЦ као угљен-диоксид (ЦО2). Производи ћелијског дисања од интереса су 34 до 36 АТП који се генеришу у Кребсовом циклусу и ЕТЦ заједно - два дела ћелијског дисања која се рачунају као аеробни („са кисеоником“) дисање.
Реакције ћелијског дисања
Комплетну, уравнотежену реакцију читавог процеса ћелијског дисања могу представити:
Ц.6Х.12О.6 + 6О2 → 6 ЦО2 + 6 Х.2О + ~ 38 АТП
Сама гликолиза, облик анаеробног дисања који се јавља у цитоплазми, састоји се од реакције:
Ц.6Х.12О.6 + 2 НАД+ + 2 АДП + 2 П.и → 2 ЦХ3(Ц = О) ЦООХ + 2 АТП + 2 НАДХ + 4 Х+ + 2 Х.2О.
Код еукариота, а реакција транзиције у митохондријима ствара ацетил коензим А (ацетил ЦоА) за Кребсов циклус:
2 ЦХ3(Ц = О) ЦООХ + 2 НАД+ + 2 коензима А → 2 ацетил ЦоА + 2 НАДХ + 2 Х.+ + 2 ЦО2
ЦО2 затим улази у Кребсов циклус придруживањем оксалоацетату.
Фазе ћелијског дисања
Ћелијско дисање започиње гликолизом, серијом од 10 реакција у којима је молекул глукозе фосфорилиран два пута (то јест, има две фосфатне групе повезане на различите угљенике) користећи 2 АТП, а затим се подели на два једињења са три угљеника која сваки принос 2 АТП на путу ка стварању пирувата. Тако гликолиза снабдева 2 АТП директно по молекулу глукозе, као и два молекула носача електрона НАДХ, који има снажну улогу низводно у ЕТЦ-у.
У Кребсовом циклусу ЦО2 и једињење са четири угљеника оксалоацетат придруже се и формирају молекул са шест угљеника цитрат. Цитрат се поново постепено редукује до оксалоацетата, издвајајући пар ЦО2 молекула и такође генерише 2 АТП по ЦО2 молекул који улази у циклус, или 4 АТП по глукози молекул далеко узводно. Још важније, укупно 6 НАДХ и 2 ФАДХ2 (још један носач електрона) се синтетишу.
Коначно, електрони НАДХ и ФАДХ2 (то јест, њихови атоми водоника) одузимају се ензимима из ланца транспорта електрона и користе се за снажно везивање фосфата за АДП, дајући пуно АТП - укупно око 32. У овом кораку се такође ослобађа вода. Стога је максималан принос АТП ћелијским дисањем гликолизом, Кребсовим циклусом и ЕТЦ 2 + 4 + 32 = 38 АТП по молекулу глукозе.
Прочитајте више о четири фазе ћелијског дисања.