Разлог зашто једете је да на крају створите молекул тзв АТП (аденозин трифосфат) тако да ваше ћелије имају средства да се напајају, а самим тим и ви. И не случајно, разлог зашто дишете је тај што је кисеоник потребан да би се добила максимална количина ћелијске енергије из прекурсора глукоза молекула у тој храни.
Процес који људске ћелије користе за генерисање АТП назива се ћелијским дисањем. Резултат је стварање 36 до 38 АТП по молекулу глукозе. Састоји се од низа фаза, почев од ћелијске цитоплазме и преласка у митохондрије, „електране“ еукариотских ћелија. Два процеса стварања АТП могу се посматрати као гликолиза (анаеробни део) праћена аеробним дисањем (део који захтева кисеоник).
Шта је АТП?
Хемијски, АТП је нуклеотид. Нуклеотиди су такође градивни блокови ДНК. Сви нуклеотиди се састоје од дела шећера са пет угљеника, азотне базе и једне до три фосфатне групе. Основа може бити аденин (А), цитозин (Ц), гванин (Г), тимин (Т) или урацил (У). Као што можете разазнати из његовог имена, база АТП је аденин и садржи три фосфатне групе.
Када је АТП „изграђен“, његов непосредни претходник је АДП (аденозин дифосфат), која сама потиче из АМП (аденозин монофосфат). Једина разлика између њих је трећа фосфатна група везана за фосфат-фосфатни „ланац“ у АДП. Одговорни ензим назива се АТП синтаза.
Када ћелија АТП „потроши“, назив реакције АТП на АДП је хидролиза, као што се вода користи за разбијање везе између две крајње фосфатне групе. Једноставна једначина за реформисање АТП из његових сродника нуклеотида је АДП + Пи, или чак АМП + 2 П.и. где је П.и је неоргански (тј. није везан за молекул који садржи угљеник) фосфат.
Енергија ћелија у еукариота: Ћелијско дисање
Ћелијско дисање се јавља само код еукариота, који су у природи многоћелијски, већи и сложенији одговор на једноћелијске прокариоте. Људи су међу првима, док бактерије насељавају друге. Процес се одвија у четири фазе: гликолиза, који се такође јавља код прокариота и не захтева кисеоник; тхе мост реакција; и два реакциона сета аеробног дисања, Кребсов циклус и ланац за транспорт електрона.
Гликолиза
Да би започео гликолизу, молекул глукозе који се дифундира у ћелију преко плазмене мембране има фосфат везан за један од својих атома угљеника. Затим се преуређује у молекул фруктозе, у ком тренутку је друга фосфатна група везана за други атом угљеника. Добијени двоструко фосфорилирани молекул са шест угљеника подељен је на два молекула са три угљеника. Ова фаза кошта два АТП-а.
Други део гликолизе наставља се молекулима од три угљеника преуређеним у низ корака пируват, док се у међувремену додају два фосфата, а затим се сва четири уклоне и додају у АДП да настану АТП. Ова фаза производи четири АТП,чинећи нето принос гликолизе два АТП.
Кребсов циклус
Реакција моста у митохондријима припрема молекул пирувата за акцију уклањањем једног од његових угљеника и два кисеоника дајући ацетат, који се затим додаје коензим А. да би се формирао ацетил ЦоА.
Двокарбонски ацетил ЦоА додаје се молекулу са четири угљеника, оксалоацетату, да би реакције ишле даље. Добијени молекул са шест угљеника се на крају редукује у оксалоацетат (отуда „циклус“ у наслову; реактант је такође производ). У том процесу два АТП и 10 молекула познатих као носачи електрона (осам НАДХ и два ФАДХ2) се производе.
Ланац за транспорт електрона
У завршној фази ћелијског дисања и другој аеробној фази стављају се у употребу различити високоенергетски носачи електрона. Њихови електрони се одузимају ензимима уграђеним у митохондријску мембрану, а њихова енергија је користи се за појачавање адитива фосфатних група у АДП за формирање АТП, процеса који се назива оксидативни фосфорилација. Кисеоник је на крају коначни акцептор електрона.
Резултат је 32 до 34 АТП, што значи да, додајући по два АТП из гликолизе и Кребсовог циклуса, ћелијско дисање производи 36 до 38 АТП по молекулу глукозе.
