Четири етапа на клетъчното дишане

Съдържание

• Уравнение на клетъчната респирация
• гликолиза
• Мостната реакция
• Цикълът на Кребс
• Електронната транспортна верига

Клетъчно дишане е сумата от различните биохимични средства, които еукариотните организми използват за извличане енергия от храна, конкретно гликоза молекули.

Процесът на клетъчно дишане включва четири основни етапа или стъпки: гликолиза, който се среща във всички организми, прокариотични и еукариотични; на мостова реакция, което управлява сцената за аеробно дишане; и на Цикъл на Кребс и на електронна транспортна верига, кислород-зависими пътища, които се срещат последователно в митохондриите.

Етапите на клетъчното дишане не се случват с еднаква скорост и един и същ набор от реакции може да протича с различна скорост в един и същ организъм в различно време. Например, скоростта на гликолиза в мускулните клетки би се очаква значително да се увеличи по време на интензивно анаеробно упражнение, което поражда „кислороден дълг“, но стъпките на аеробното дишане не се ускоряват значително, освен ако упражнението не се извършва на аеробно ниво „интензивност на изплащане“.

Уравнение на клетъчната респирация

Пълната формула за клетъчно дишане изглежда малко по-различна от източник до източник, в зависимост от това, което авторите избират да включат като значими реагенти и продукти. Например, много източници пропускат електронните носители NAD⁺/ NADH и FAD²⁺/ FADH2 от биохимичния баланс.

Като цяло, глюкозата с шест въглеродна захарна молекула се преобразува във въглероден диоксид и вода в присъствието на кислород, за да се получат 36 до 38 молекули АТФ (аденозин трифосфат, общоприродната "енергийна валута" на клетките). Това химично уравнение е представено със следното уравнение:

° С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂ → 6 CO₂ + 12 H₂O + 36 ATP

гликолиза

Първият етап на клетъчното дишане е гликолиза, което е набор от десет реакции, които не изискват кислород и следователно протичат във всяка жива клетка. Прокариотите (от домейните Бактерии и Археи, наричани по-рано „архебактерии“) използват гликолиза почти изключително, докато еукариотите (животни, гъби, протестисти и растения) го използват главно като маса за определяне на по-енергийно изгодните реакции на аеробно дишане.

Гликолизата се извършва в цитоплазмата. Във "инвестиционната фаза" на процеса се консумират два АТФ като два фосфата се добавят към глюкозното производно, преди той да се раздели на две три въглеродни съединения. Те се трансформират в две молекули на пируват, 2 NADH и четири ATP за a нетна печалба от два ATP.

Мостната реакция

Вторият етап на клетъчното дишане преход или мостова реакция, получава по-малко внимание от останалото клетъчно дишане. Както подсказва името обаче, няма да има начин да се премине от гликолиза до аеробните реакции отвъд без нея.

При тази реакция, която протича в митохондриите, двете пируватни молекули от гликолиза се преобразуват в две молекули ацетил коензим А (ацетил CoA), с две молекули СО₂ произведени като метаболитни отпадъци. Не се произвежда ATP.

Цикълът на Кребс

Цикълът на Кребс не генерира много енергия (две ATP), но чрез комбиниране на дву-въглеродна молекула ацетил CoA с четири-въглеродна молекула оксалоацетат и циклиране на получения продукт чрез поредица от преходи, които отрязват молекулата обратно към оксалоацетат, той генерира осем NADH и две FADH₂, друг носител на електрон (четири NADH и един FADH₂ на молекула глюкоза, влизаща в клетъчното дишане при гликолиза).

Тези молекули са необходими за електронната транспортна верига и в хода на синтеза им се получават още четири СО₂ молекулите се отделят от клетката като отпадъци.

Електронната транспортна верига

Четвъртият и последен етап на клетъчното дишане е мястото, където се извършва основното „създаване“ на енергия. Електроните, носени от NADH и FADH₂ се извличат от тези молекули от ензими в митохондриалната мембрана и се използват за задвижване на процес, наречен окислително фосфорилиране, при което електрохимичен градиент, задвижван от освободения от гореспоменатите електрони, принуждава добавянето на фосфатни молекули към ADP за получаване на АТФ.

кислород е необходим за тази стъпка, тъй като това е крайният приемник на електрон във веригата. Това създава Н₂О, така че тази стъпка е откъде идва водата в уравнението на клетъчното дишане.

Като цяло, на този етап се генерират 32 до 34 молекули АТФ, в зависимост от това как се сумира енергийният добив. По този начин клетъчното дишане дава общо 36 до 38 ATP: 2 + 2 + (32 или 34).