Vsebina
Vsi organizmi uporabljajo molekulo, imenovano glukoza in postopek, imenovan glikoliza za zadovoljevanje nekaterih ali vseh njihovih energetskih potreb. Za enocelične prokariotske organizme, kot so bakterije, je to edini postopek za ustvarjanje ATP (adenozin trifosfat, "energijska valuta" celic).
Evkariontski organizmi (živali, rastline in glive) imajo bolj izpopolnjene celične stroje in iz molekule glukoze lahko pridobijo veliko več - v resnici več kot petnajstkrat več kot ATP. To je zato, ker te celice uporabljajo celično dihanje, kar je v celoti glikoliza plus aerobno dihanje.
Reakcija, ki vključuje oksidativna dekarboksilacija pri celičnem dihanju imenovanem reakcija mostu služi kot procesno središče med strogo anaerobnimi reakcijami glikolize in dvema stopnjama aerobnega dihanja, ki se pojavita v mitohondrijah. Ta stopnja mostu, bolj formalno imenovana oksidacija s piruvatom, je torej bistvena.
Približevanje mostu: Glikoliza
Pri glikolizi niz desetih reakcij v celični citoplazmi pretvori glukozo iz šestkratnega ogljikovega sladkorja v dve molekuli piruvata, tri ogljikove spojine, hkrati pa ustvari skupno dve molekuli ATP. V prvem delu glikolize, imenovanem investicijska faza, sta dejansko potrebna dva ATP, da se reakcije premikajo naprej, medtem ko je v drugem delu, povratna faza, to več kot kompenzirano s sintezo štirih molekul ATP.
Naložbena faza: Glukoza ima pritrjeno fosfatno skupino in se nato preuredi v molekulo fruktoze. Ta molekula ima dodana fosfatna skupina in rezultat je dvojno fosforilirana molekula fruktoze. Ta molekula se nato cepi in postane dve enaki molekuli s tremi ogljiki, vsaka s svojo fosfatno skupino.
Faza vrnitve: Vsaka od dveh tri-ogljikovih molekul ima isto usodo: Pripeta je še ena fosfatna skupina, ki se uporablja za izdelavo ATP iz ADP (adenozin-difosfata), medtem ko je preurejen v molekulo piruvata. Ta faza ustvarja tudi molekulo NADH iz molekule NAD+.
Neto izkoristek energije je tako 2 ATP na glukozo.
Mostna reakcija
Mostovna reakcija, imenovana tudi reakcija prehoda, je sestavljen iz dveh korakov. Prva je dekarboksilacija piruvata, drugo pa je pritrditev tistega, kar je ostalo molekuli, imenovani koencim A.
Konec molekule piruvata je ogljik, dvojno vezan na kisikov atom in enojno vezan na hidroksilno (-OH) skupino. V praksi je atom H v hidroksilni skupini ločen od atoma O, tako da lahko ta del piruvata šteje, da ima en atom C in dva O-atoma. Pri dekarboksilaciji se ta odstrani kot CO2ali ogljikov dioksid.
Nato ostanek molekule piruvata, imenovane acetilna skupina in ima formulo CH3C (= O), se pridruži koencimu A na mestu, ki ga je prej zasedla karboksilna skupina piruvata. V postopku NAD+ se zmanjša na NADH. Na molekulo glukoze je mostna reakcija:
2 CH3C (= O) C (O) O- + 2 CoA + 2 NAD+ → 2 CH3C (= 0) CoA + 2 NADH
Po mostu: Aerobno dihanje
Krebsov cikel: Krebsov cikel je v mitohondrijski matriki (material znotraj membran). Tu se acetil CoA kombinira s štirimi ogljikovimi molekuli, imenovanimi oksaloacetat, da nastane šest-ogljikova molekula, citrat. Ta molekula se v več korakih združi v oksaloacetat, začenši cikel na novo.
Rezultat je 2 ATP skupaj z 8 NADH in 2 FADH2 (nosilci elektronov) za naslednji korak.
Elektronska transportna veriga: Te reakcije se odvijajo vzdolž notranje mitohondrijske membrane, v katero so vgrajene štiri specializirane koencimske skupine, poimenovane Kompleks I do IV. Ti porabijo energijo v elektronih na NADH in FADH2 za pogon sinteze ATP, pri čemer je kisik končni sprejemnik elektronov.
Rezultat je 32 do 34 ATP, s čimer se celotni izkoristek celičnega dihanja postavi na 36 do 38 ATP na molekulo glukoze.