Vsebina
Celično dihanje je vsota različnih biokemičnih sredstev, ki jih evkariontski organizmi uporabljajo za pridobivanje energija posebej iz hrane glukoza molekule.
Postopek celičnega dihanja vključuje štiri osnovne stopnje ali korake: Glikoliza, ki se pojavlja v vseh organizmih, prokariotskih in evkariontskih; the reakcija mostu, ki naredi stopnjo aerobnega dihanja; in Krebsov cikel in elektronska transportna veriga, poti, odvisne od kisika, ki se pojavljajo zaporedno v mitohondrijih.
Koraki celičnega dihanja se ne dogajajo z isto hitrostjo, v istem organizmu pa se lahko v različnih obdobjih odvijajo isti nizi reakcij. Pričakuje se, da se bo na primer hitrost glikolize v mišičnih celicah močno povečala med intenzivno anaerobno vadba, pri kateri nastane "kisikov dolg", vendar koraki aerobnega dihanja ne pospešijo opazno, razen če vadbo izvajamo na aerobni stopnji intenzivnosti "plačljivo".
Celična enačba dihanja
Popolna celična dihalna formula se od izvora do vira nekoliko razlikuje, odvisno od tega, kaj avtorji izberejo kot pomembne reaktante in izdelke. Na primer, mnogi viri izpuščajo nosilce elektronov NAD+/ NADH in FAD2+/ FADH2 iz biokemične bilance stanja.
Na splošno se glukozna molekula sladkorja s šestimi ogljiki pretvori v ogljikov dioksid in vodo v prisotnosti kisika, da dobimo od 36 do 38 molekul ATP (adenozin trifosfat, v naravi "energijska valuta" celic). To kemijsko enačbo predstavlja naslednja enačba:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 12 H2O + 36 ATP
Glikoliza
Prva stopnja celičnega dihanja je glikoliza, kar je skupek desetih reakcij, ki ne potrebujejo kisika in se zato zgodijo v vsaki živi celici. Prokarioti (z območij Bakterije in Arheje, prej imenovani "arhebakterije") glikolizo uporabljajo skoraj izključno, medtem ko jo evkarionti (živali, glive, protetiki in rastline) uporabljajo predvsem kot mizo za bolj energično donosne reakcije aerobnega dihanja.
Glikoliza poteka v citoplazmi. V "investicijski fazi" postopka se porabi dva ATP, saj se v derivat glukoze doda dva fosfata, preden se razdeli na dve tri ogljikovi spojini. Te se pretvorijo v dve molekuli piruvat, 2 NADH in štiri ATP za a čisti dobiček dveh ATP.
Mostna reakcija
Druga stopnja celičnega dihanja, prehod ali reakcija mostu, dobi manj pozornosti kot ostalo celično dihanje. Kot že ime pove, pa od glikolize do aerobnih reakcij brez nje ne bi šlo.
Pri tej reakciji, ki se zgodi v mitohondrijih, se dve molekuli piruvata iz glikolize pretvorita v dve molekuli acetil koencima A (acetil CoA) z dvema molekulama CO2 nastajajo kot presnovni odpadki. ATP se ne proizvaja.
Krebsov cikel
Krebsov cikel ne ustvarja veliko energije (dva ATP), vendar z združevanjem dvo-ogljikove molekule acetil CoA in štiri-ogljikovo molekulo oksaloacetatom in ciklom dobljenega izdelka s serijo prehodov, ki molekulo obrežejo nazaj v oksaloacetat. osem NADH in dva FADH2, še en nosilec elektronov (štirje NADH in en FADH2 na molekulo glukoze, ki pri glikolizi vstopi v celično dihanje).
Te molekule so potrebne za elektronsko transportno verigo in med njihovo sintezo še štiri CO2 molekule se izločajo iz celice kot odpadki.
Transportna veriga elektronov
Četrta in zadnja faza celičnega dihanja je tam, kjer se izvaja glavno energijsko "ustvarjanje". Elektroni, ki jih prenašata NADH in FADH2 se iz teh molekul potegnejo z encimi v mitohondrijski membrani in se uporabljajo za poganjanje procesa, ki se imenuje oksidativno fosforilacijo, pri čemer elektrokemični gradient, ki ga poganja sproščanje prej omenjenih elektronov, omogoča dodajanje molekul fosfata v ADP, da nastane ATP.
Kisik je potreben za ta korak, saj je končni sprejemnik elektronov v verigi. Tako nastane H2O, torej je ta korak, od kod prihaja voda v enačbi celičnega dihanja.
V tem koraku se ustvari od 32 do 34 molekul ATP, odvisno od seštevanja donosa energije. Tako celično dihanje prinese skupno 36 do 38 ATP: 2 + 2 + (32 ali 34).