Patru etape ale respirației celulare

Conţinut

• Ecuația de respirație celulară
• glicoliză
• The Reaction Bridge
• Ciclul Krebs
• Lanțul de transport cu electroni

Respirație celulară este suma diferitelor mijloace biochimice pe care organismele eucariote le utilizează pentru a extrage energie din mâncare, în special glucoză molecule.

Procesul de respirație celulară include patru etape de bază: glicoliză, care apare la toate organismele, procariote și eucariote; reacția podului, care stabilește stadiul respirației aerobe; si Ciclul Krebs si lanț de transport de electroni, căi dependente de oxigen care apar în secvență în mitocondrii.

Etapele respirației celulare nu se petrec cu aceeași viteză și același set de reacții poate avea loc la viteze diferite în același organism în momente diferite. De exemplu, rata de glicoliză în celulele musculare ar fi de așteptat să crească mult în timpul intens anaerob exerciții fizice, care suportă o „datorie de oxigen”, dar pașii respirației aerobe nu se grăbesc în mod considerabil, decât dacă exercițiile fizice sunt efectuate la un nivel de intensitate aerobă, „de plată”.

Ecuația de respirație celulară

Formula completă de respirație celulară arată ușor diferită de la sursă la sursă, în funcție de ceea ce autorii aleg să includă reactanți și produse semnificative. De exemplu, multe surse omit purtătorii de electroni NAD⁺/ NADH și FAD²⁺/ FADH2 din bilanțul biochimic.

În general, glucoza cu șase carbon, molecula de zahăr este transformată în dioxid de carbon și apă în prezența oxigenului pentru a produce 36 până la 38 de molecule de ATP (adenozina trifosfat, „moneda energetică” a celulelor). Această ecuație chimică este reprezentată de următoarea ecuație:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 12 H₂O + 36 ATP

glicoliză

Prima etapă a respirației celulare este glicoliză, care este un set de zece reacții care nu necesită oxigen și, prin urmare, apare în fiecare celulă vie. Procariotele (din domeniile Bacterii și Archaea, numite anterior „arhebacterii”) utilizează glicoliza aproape exclusiv, în timp ce eucariote (animale, ciuperci, proti și plante) îl folosesc în principal ca tabel pentru reacțiile mai profitabile din punct de vedere energetic ale respirației aerobe.

Glicoliza are loc în citoplasmă. În „faza de investiție” a procedeului, doi ATP sunt consumați, deoarece doi fosfați sunt adăugați la derivatul de glucoză înainte de a fi împărțit în doi compuși cu trei carbon. Acestea sunt transformate în două molecule de piruvat, 2 NADH și patru ATP pentru a câștig net de două ATP.

The Reaction Bridge

A doua etapă a respirației celulare, tranziție sau reacția podului, primește mai puțină atenție decât restul respirației celulare. După cum sugerează și denumirea, nu ar exista nicio modalitate de a trece de la glicoliză la reacțiile aerobe dincolo de ea.

În această reacție, care apare în mitocondrii, cele două molecule piruvat din glicoliză sunt transformate în două molecule de coenzima A acetil (acetil CoA), cu două molecule de CO₂ produse ca deșeuri metabolice. Nu se produce ATP.

Ciclul Krebs

Ciclul Krebs nu generează multă energie (două ATP), dar combinând molecula cu doi carboni acetil CoA cu molecula cu patru carbon oxaloacetat și ciclând produsul rezultat printr-o serie de tranziții care decupă molecula înapoi la oxaloacetat, generează opt NADH și două FADH₂, un alt purtător de electroni (patru NADH și un FADH₂ pe moleculă de glucoză care intră în respirație celulară la glicoliză).

Aceste molecule sunt necesare pentru lanțul de transport al electronilor și în cursul sintezei lor încă patru CO₂ moleculele sunt vărsate din celulă ca deșeuri.

Lanțul de transport cu electroni

A patra și ultima etapă a respirației celulare este cea în care se face „crearea” energetică majoră. Electronii transportați de NADH și FADH₂ sunt extrase din aceste molecule de enzime din membrana mitocondrială și sunt utilizate pentru a conduce un proces numit fosforilare oxidativă, în care un gradient electrochimic condus de eliberarea electronilor menționați susține adăugarea de molecule de fosfat la ADP pentru a produce ATP.

Oxigen este necesară pentru această etapă, deoarece este acceptorul final de electroni din lanț. Aceasta creează H₂O, deci acest pas este de unde vine apa din ecuația respirației celulare.

În total, în această etapă sunt generate de 32 până la 34 de molecule de ATP, în funcție de cum se rezumă randamentul la energie. Prin urmare respirația celulară produce un total de 36 până la 38 ATP: 2 + 2 + (32 sau 34).