Conţinut
Toate organismele folosesc o moleculă numită glucoză și un proces numit glicoliză pentru a satisface unele sau toate nevoile lor de energie. Pentru organismele procariote unicelulare, cum ar fi bacteriile, acesta este singurul proces disponibil pentru generarea ATP (adenozina trifosfat, „moneda energetică” a celulelor).
Organismele eucariote (animale, plante și ciuperci) au mașini celulare mai sofisticate și pot scoate mult mai mult dintr-o moleculă de glucoză - de peste 15 ori mai mult decât ATP. Acest lucru se datorează faptului că aceste celule folosesc respirație celulară, care în totalitate este glicoliză plus respirație aerobă.
O reacție care implică decarboxilarea oxidativă în respirația celulară numită reacția podului servește ca centru de procesare între reacțiile strict anaerobe ale glicolizei și cele două etape de respirație aerobă care apar în mitocondrii. Această etapă de punte, denumită mai mult oxidarea piruvatului formal, este astfel esențială.
Apropierea podului: glicoliză
În glicoliză, o serie de zece reacții în citoplasma celulară transformă glucoza cu șase carbon carbonic în două molecule de piruvat, un compus cu trei carbon, producând în același timp două molecule de ATP. În prima parte a glicolizei, numită fază de investiție, sunt necesare de fapt două ATP pentru a muta reacțiile de-a lungul, în timp ce în a doua parte, faza de revenire, aceasta este mai mult decât compensată prin sinteza a patru molecule de ATP.
Faza de investiție: Glucoza are un grup de fosfați atașat și apoi este rearanjat într-o moleculă de fructoză. La rândul său, această moleculă are o grupare fosfat, iar rezultatul este o moleculă de fructoză dublu fosforilată. Această moleculă este apoi împărțită și devine două molecule identice cu trei carbon, fiecare cu propriul grup de fosfați.
Faza de returnare: Fiecare dintre cele două molecule cu trei carbon are aceeași soartă: Are un alt grup de fosfați atașat și fiecare dintre acestea este utilizată pentru a produce ATP din ADP (adenozina difosfat) în timp ce este rearanjat într-o moleculă de piruvat. Această fază generează, de asemenea, o moleculă de NADH dintr-o moleculă de NAD+.
Randamentul de energie net este astfel de 2 ATP per glucoză.
The Reaction Bridge
Reacția pod, numită și „ reacție de tranziție, constă în doi pași. Primul este decarboxilare de piruvat, iar al doilea este atașarea a ceea ce a rămas unei molecule numite coenzima A.
Capătul moleculei de piruvat este o legătură dublă de carbon la un atom de oxigen și o legătură unică la o grupare hidroxil (-OH). În practică, atomul de H din grupa hidroxil este disociat de atomul de O, deci această porțiune de piruvat poate fi gândită ca având un atom de C și doi atomi de O. În decarboxilare, aceasta este îndepărtată sub formă de CO2, sau dioxid de carbon.
Apoi, rămășița moleculei piruvat, numită grupare acetil și având formula CH3C (= O), devine unit cu coenzima A la locul ocupat anterior de grupul carboxil al piruvatului. În proces, NAD+ este redus la NADH. Per molecula de glucoză, reacția punte este:
2 CH3C (= O) C (O) O- + 2 CoA + 2 NAD+ → 2 CH3C (= O) CoA + 2 NADH
După pod: respirație aerobă
Ciclul Krebs: Localizarea ciclului Krebs se află în matricea mitocondrială (materialul din interiorul membranelor). Aici, acetil CoA se combină cu o moleculă de patru carbon numită oxaloacetat pentru a crea o moleculă cu șase carbon, citrat. Această moleculă este retrasă în oxaloacetat într-o serie de etape, începând din nou ciclul.
Rezultatul este 2 ATP împreună cu 8 NADH și 2 FADH2 (purtători de electroni) pentru următorul pas.
Lanț de transport cu electroni: Aceste reacții apar de-a lungul membranei mitocondriale interne, în care sunt încorporate patru grupe de coenzime specializate, denumite Complex I până la IV. Acestea utilizează energia în electronii de pe NADH și FADH2 pentru a conduce sinteza ATP, oxigenul fiind acceptorul final al electronilor.
Rezultatul este de 32 până la 34 ATP, punând randamentul energetic global al respirației celulare la 36 până la 38 ATP pe moleculă de glucoză.