Клітинне дихання - це процес, за допомогою якого клітини перетворюють глюкозу (цукор) у вуглекислий газ та воду. У процесі енергія у вигляді молекули називається аденозинтрифосфат, або ATP, випущено. Оскільки для живлення цієї реакції необхідний кисень, клітинне дихання також вважається різновидом Реакція “горіння”, коли органічна молекула (глюкоза) окислюється або спалюється, виділяючи енергію в процес.
Клітини потребують енергії АТФ для виконання всіх функцій, необхідних для життя. Але скільки нам потрібно АТФ? Якби наші власні клітини не замінювали АТФ постійно за допомогою клітинного дихання, ми витратили б майже всю свою масу тіла в АТФ за один день.
Клітинне дихання відбувається у три етапи: гліколіз, цикл лимонної кислоти і окисне фосфорилювання.
Ферменти
Ферменти це білки, які каталізують або впливають на швидкість хімічних реакцій, не змінюючи себе в процесі. Специфічні ферменти каталізують кожну клітинну реакцію.
Основна роль ферментів під час реакції дихання полягає у сприянні передачі електронів від однієї молекули до іншої. Ці переноси називаються «окисно-відновними» реакціями, коли втрата електронів від однієї молекули (окислення) повинна збігатися з додаванням електронів до іншої речовини (відновлення).
Гліколіз
Цей перший крок реакції дихання відбувається в цитоплазма, або рідина клітини. Гліколіз складається з дев’яти окремих хімічних реакцій, кожна з яких каталізується певним ферментом.
Ключовими гравцями гліколізу є фермент дегідродгеназа та кофермент (небілковий помічник), який називається NAD +. Дегідродгеназа окислює глюкозу, забираючи з неї два електрони і переносячи їх у НАД +. У процесі глюкоза «розщеплюється» на дві молекули пірувату, які продовжують реакцію.
Цикл лимонної кислоти
Другий етап реакції дихання відбувається всередині клітинної органели, яка називається мітохондрії, які через свою роль у виробництві АТФ називаються «фабриками енергетики» для клітини.
Безпосередньо перед початком циклу лимонної кислоти піруват «доглядають» за реакцією, перетворюючись у високоенергетичну речовину, яка називається ацетил-коферментом А або ацетил-КоА.
Тоді специфічні ферменти, розташовані в мітохондріях, забезпечують безліч реакцій, що утворюють лимонну кислоту цикл (також відомий як цикл Кребса) шляхом перестановки хімічних зв’язків та участі в більшій кількості окислювально-відновних процесів реакції.
По завершенні цього етапу молекули, що несуть електрон, залишають цикл лимонної кислоти і починають третій етап.
Окисне фосфорилювання
Заключний етап реакції дихання, який також називають електронно-транспортний ланцюг, де відбувається виплата енергії для клітини. На цьому етапі кисень рухає ланцюг руху електронів через мембрану мітохондрій. Цей перенос електронів забезпечує здатність ферменту АТФ-синтази виробляти 38 молекул АТФ.