Obsah
Bunkové dýchanie je súčet rôznych biochemických prostriedkov, ktoré eukaryotické organizmy využívajú na extrakciu energie konkrétne z potravín glukóza molekuly.
Bunkový dýchací proces zahŕňa štyri základné stupne alebo kroky: glykolýza, ktorý sa vyskytuje vo všetkých organizmoch, prokaryotický a eukaryotický; premosťovacia reakcia, ktoré nastavuje stupeň aeróbneho dýchania; a Krebsov cyklus a transportný reťazec elektrónov, dráhy závislé od kyslíka, ktoré sa vyskytujú postupne v mitochondriách.
Kroky bunkového dýchania sa neuskutočňujú rovnakou rýchlosťou a rovnaká skupina reakcií môže prebiehať pri rovnakom organizme rôznymi rýchlosťami v rôznych časoch. Napríklad by sa malo očakávať, že sa počas intenzívnej intenzity glykolýzy vo svalových bunkách výrazne zvýši anaeróbne cvičenie, ktoré spôsobuje „kyslíkový dlh“, ale kroky aeróbneho dýchania sa výrazne nezrýchlia, pokiaľ sa cvičenie nevykonáva na aeróbnej intenzite „pay-as-you-go“.
Bunková respiračná rovnica
Úplný vzorec bunkovej respirácie vyzerá mierne od zdroja k zdroju v závislosti od toho, čo sa autori rozhodnú zahrnúť ako zmysluplné reaktanty a produkty. Napríklad veľa zdrojov vynecháva NAD elektrónových nosičov+/ NADH a FAD2+/ FADH2 z biochemickej súvahy.
Celkovo sa glukóza s 6 atómami uhlíka premieňa na oxid uhličitý a vodu v prítomnosti kyslíka, čím sa získa 36 až 38 molekúl ATP (adenozíntrifosfát, prírodná „energetická mena“ buniek). Túto chemickú rovnicu predstavujú nasledujúce rovnice:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 12 H2O + 36 ATP
glykolýza
Prvá etapa bunkového dýchania je glykolýza, čo je skupina desiatich reakcií, ktoré nevyžadujú kyslík, a preto sa vyskytuje v každej živej bunke. Prokaryoty (z domén Baktérie a Archaea, predtým nazývané „archaebaktérie“) používajú glykolýzu takmer výlučne, zatiaľ čo eukaryoty (zvieratá, huby, protisty a rastliny) ich používajú hlavne ako stolové osadzovače pre energeticky lukratívne reakcie aeróbneho dýchania.
Glykolýza sa uskutočňuje v cytoplazme. V „investičnej fáze“ procesu sa spotrebujú dva ATP, pretože sa dva deriváty fosforečnanu pridajú do derivátu glukózy predtým, ako sa rozdelí na dve zlúčeniny s tromi atómami uhlíka. Tieto sa transformujú na dve molekuly pyruvát, 2 NADH a štyri ATP pre a čistý zisk z dvoch ATP.
Mostná reakcia
Druhá fáza bunkového dýchania, prechod alebo premosťovacia reakcia, dostáva menej pozornosti ako zvyšok bunkového dýchania. Ako už názov napovedá, neexistuje žiadny spôsob, ako sa dostať z glykolýzy k aeróbnym reakciám mimo neho.
Pri tejto reakcii, ktorá sa vyskytuje v mitochondriách, sa dve pyruvátové molekuly z glykolýzy prevedú na dve molekuly acetyl koenzýmu A (acetyl CoA) s dvoma molekulami CO2 produkovaný ako metabolický odpad. Neprodukuje sa žiadny ATP.
Krebsov cyklus
Krebsov cyklus nevytvára veľa energie (dva ATP), ale kombináciou acetyl CoA s dvoma atómami uhlíka s oxaloacetátom so štyrmi atómami uhlíka a cyklovaním výsledného produktu pomocou série prechodov, ktoré skrátia molekulu späť na oxaloacetát, sa vytvorí osem NADH a dva FADH2, ďalší elektrónový nosič (štyri NADH a jeden FADH2 na molekulu glukózy vstupujúcu do bunkového dýchania pri glykolýze).
Tieto molekuly sú potrebné pre transportný reťazec elektrónov a počas ich syntézy ďalšie štyri CO2 molekuly sa vylučujú z bunky ako odpad.
Elektrónový dopravný reťazec
Štvrtou a poslednou fázou bunkového dýchania je miesto, kde sa robí hlavné „stvorenie“ energie. Elektróny prenášané NADH a FADH2 sú od týchto molekúl ťahané enzýmami v mitochondriálnej membráne a používajú sa na riadenie procesu nazývaného oxidatívna fosforylácia, pričom elektrochemický gradient riadený uvoľňovaním vyššie uvedených elektrónov poháňa pridanie molekúl fosfátu k ADP za vzniku ATP.
kyslík je potrebný pre tento krok, pretože je konečným prijímateľom elektrónov v reťazci. Toto vytvára H2O, takže týmto krokom je voda, ktorá pochádza z rovnice bunkovej respirácie.
Celkovo sa v tomto kroku vytvorí 32 až 34 molekúl ATP v závislosti od toho, ako sa sčítava energetický výťažok. teda bunková respirácia poskytuje celkom 36 až 38 ATP: 2 + 2 + (32 alebo 34).