Anledningen till att du äter är att i slutändan skapa en molekyl som heter ATP (adenosintrifosfat) så att dina celler har medel för att driva sig själva, och därför du, tillsammans. Och inte för övrigt är anledningen till att du andas att syre behövs för att få maximal mängd energi från cellernas föregångare. glukos molekyler i den maten.
Processen som mänskliga celler använder för att generera ATP kallas cellulär andning. Det resulterar i skapandet av 36 till 38 ATP per glukosmolekyl. Den består av en serie steg, som börjar i cellens cytoplasma och rör sig till mitokondrier, "kraftverk" av eukaryota celler. De två ATP-producerande processerna kan ses som glykolys (den anaeroba delen) följt av aerob andning (den syrekrävande delen).
Vad är ATP?
Kemiskt sett är ATP en nukleotid. Nukleotider är också byggstenarna för DNA. Alla nukleotider består av en sockerdel med fem kol, en kvävebas och en till tre fosfatgrupper. Basen kan vara antingen adenin (A), cytosin (C), guanin (G), tymin (T) eller uracil (U). Som du kan urskilja från dess namn är basen i ATP adenin och den innehåller tre fosfatgrupper.
När ATP byggs är dess omedelbara föregångare ADP (adenosindifosfat), som i sig kommer från AMP (adenosinmonofosfat). Den enda skillnaden mellan de två är den tredje fosfatgruppen bunden till fosfat-fosfat "kedjan" i ADP. Det ansvariga enzymet kallas ATP-syntas.
När ATP "spenderas" av cellen är ATP till ADP-reaktionsnamnet hydrolys, eftersom vatten används för att bryta bindningen mellan de två terminala fosfatgrupperna. En enkel ekvation för att reformera ATP från dess nukleotid-släktingar är ADP + Pieller till och med AMP + 2 Pi. där Pi är oorganiskt (dvs inte fäst till en molekyl innehållande kol) fosfat.
Cellenergi i eukaryoter: Cellular Respiration
Cellandning sker endast i eukaryoter, som är naturens mångcelliga, större och mer komplexa svar på de encelliga prokaryoter. Människor är bland de förra, medan bakterier fyller det senare. Processen utvecklas i fyra steg: glykolys, som också förekommer i prokaryoter och inte kräver syre; de broreaktion; och de två reaktionsuppsättningarna av aerob andning, Krebs cyklar och den elektron transport kedja.
Glykolys
För att starta glykolys har en glukosmolekyl som har diffunderat in i cellen över plasmamembranet ett fosfat fäst vid en av dess kolatomer. Det ordnas sedan om till en fruktosmolekyl, vid vilken tidpunkt en andra fosfatgrupp är bunden till en annan kolatom. Den resulterande dubbelt fosforylerade sexkolmolekylen delas i två trekolmolekyler. Denna fas kostar två ATP.
Den andra delen av glykolys fortsätter med att trekolmolekylerna omarrangeras i en serie steg in i pyruvat, medan under tiden två fosfater tillsätts och sedan avlägsnas alla fyra och läggs till ADP för att bilda ATP. Denna fas ger fyra ATP,vilket gör nettoutbytet av glykolys två ATP.
Krebs Cycle
Broreaktionen i mitokondrierna gör pyruvatmolekylen redo för verkan genom att avlägsna ett av dess kol och två oxygener för att ge acetat, som sedan bifogas till koenzym A för att bilda acetyl CoA.
Två-kolacetyl CoA tillsätts till en fyrkolmolekyl, oxaloacetat, för att få reaktionerna igång. Den resulterande sexkolmolekylen reduceras så småningom till oxaloacetat (följaktligen "cykel" i titeln; en reaktant är också en produkt). I processen, två ATP och 10 molekyler känd som elektronbärare (åtta NADH och två FADH2) produceras.
Elektron transport kedja
I den slutliga fasen av cellulär andning och den andra aeroba fasen används de olika högenergi-elektronbärarna. Deras elektroner avlägsnas av enzymer inbäddade i mitokondriellt membran, och deras energi är används för att driva tillsatsen av fosfatgrupper till ADP för att bilda ATP, en process som kallas oxidativ fosforylering. Syre är den slutliga elektronacceptorn i slutändan.
Resultatet är 32 till 34 ATP, vilket innebär att man lägger till två ATP vardera från glykolys och Krebs-cykeln, cellulär andning producerar 36 till 38 ATP per glukosmolekyl.