Indhold
Cellulær respiration er summen af de forskellige biokemiske midler, som eukaryote organismer anvender til ekstraktion energi specifikt fra mad glucose molekyler.
Den cellulære respirationsproces omfatter fire grundlæggende trin eller trin: glykolyse, der forekommer i alle organismer, prokaryot og eukaryot; det broreaktion, der afstemmer scenen for aerob respiration; og Krebs cyklus og elektrontransportkæde, iltafhængige veje, der forekommer i rækkefølge i mitokondrierne.
Trinene i cellulær respiration forekommer ikke med samme hastighed, og det samme sæt reaktioner kan fortsætte med forskellige hastigheder i den samme organisme på forskellige tidspunkter. F.eks. Forventes graden af glykolyse i muskelceller at stige kraftigt under intens anaerob øvelse, der pådrager sig en "iltgæld", men trinene til aerob respiration fremskynder ikke mærkbart, medmindre træningen udføres på et aerobt "pay-as-you-go" intensitetsniveau.
Cellular Respiration Equation
Den komplette cellulære respirationsformel ser lidt anderledes ud fra kilde til kilde, afhængigt af hvad forfatterne vælger at inkludere som meningsfulde reaktanter og produkter. For eksempel udelader mange kilder elektronbærerne NAD+/ NADH og FAD2+/ FADH2 fra den biokemiske balance.
Samlet omdannes glucosemolekylet med seks carbonhydrider til carbondioxid og vand i nærværelse af ilt til opnåelse af 36 til 38 molekyler af ATP (adenosin-triphosphat, den naturbrede "energivaluta" af celler). Denne kemiske ligning er repræsenteret af følgende ligning:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 12 H2O + 36 ATP
glykolyse
Den første fase af cellulær respiration er glykolyse, som er et sæt på ti reaktioner, der ikke kræver ilt, og som derfor forekommer i hver levende celle. Prokaryoter (fra domænerne Bakterier og Archaea, tidligere kaldet "archaebacteria") anvender glycolyse næsten udelukkende, hvorimod eukaryoter (dyr, svampe, protister og planter) hovedsageligt anvender det som en bordsætter for de mere energisk lukrative reaktioner af aerob respiration.
Glykolyse finder sted i cytoplasmaet. I "investeringsfasen" af processen forbruges to ATP, når to fosfater sættes til glukosederivatet, før det opdeles i to tre-carbonforbindelser. Disse omdannes til to molekyler af pyruvat, 2 NADH og fire ATP for en nettogevinst på to ATP.
Broreaktionen
Den anden fase af cellulær respiration, the overgang eller broreaktion, får mindre opmærksomhed end resten af cellulær åndedræt. Som navnet antyder, er der imidlertid ingen måde at komme fra glykolyse til de aerobe reaktioner ud over uden det.
I denne reaktion, der forekommer i mitokondrierne, omdannes de to pyruvatmolekyler fra glykolyse til to molekyler af acetylcoenzym A (acetyl CoA) med to molekyler CO2 produceret som metabolisk affald. Der produceres ingen ATP.
Krebs-cyklen
Krebs-cyklussen genererer ikke meget energi (to ATP), men ved at kombinere to-carbon molekylet acetyl CoA med det fire-carbon molekyle oxaloacetat og cykle det resulterende produkt gennem en række overgange, der trimmer molekylet tilbage til oxaloacetat, genererer det otte NADH og to FADH2, en anden elektronbærer (fire NADH og en FADH2 pr. glukosemolekyle, der går ind i cellulær respiration ved glykolyse).
Disse molekyler er nødvendige for elektrontransportkæden, og i løbet af deres syntese, yderligere fire CO2 molekyler kasseres fra cellen som affald.
Elektrontransportkæden
Den fjerde og sidste fase af cellulær åndedræt er, hvor den største energi "skabelse" udføres. Elektronerne transporteret af NADH og FADH2 trækkes fra disse molekyler af enzymer i den mitokondriske membran og bruges til at drive en proces kaldet oxidativ phosphorylering, hvor en elektrokemisk gradient drevet af frigivelsen af de ovennævnte elektroner styrker tilsætningen af phosphatmolekyler til ADP til at producere ATP.
Ilt kræves til dette trin, da det er den endelige elektronacceptor i kæden. Dette skaber H2O, så dette trin er hvor vandet i den cellulære respirationsligning kommer fra.
I alt genereres 32 til 34 molekyler af ATP i dette trin, afhængigt af hvordan energiudbyttet summeres. Dermed cellulær respiration giver i alt 36 til 38 ATP: 2 + 2 + (32 eller 34).