Основата на енергийното производство на организма с еукариотни и прокариотни клетки е клетъчното дишане. При прокариотите по-голямата част от процеса се среща в цитоплазмата, докато при еукариотите се срещат в специализираните органели, митохондриите. Клетъчното дишане може да бъде аеробно или анаеробно.

Аеробно дишане

Клетъчното дишане е метаболитен процес в клетката и вероятно е един от най-важните за живота. Това е сложен и сложен процес, който може да бъде опростен при получаването на енергия от глюкоза, която от своя страна се получава от храната, консумирана от организма.

> Клетъчното дишане може да бъде аеробно или анаеробно.

Клетъчно дишане

C6H12O6 + 6O2 CO 6CO2 + 6H2O + 38 ATP (енергия)

В механизма участват молекули глюкоза и 6 молекули кислород, които са взети и преобразувани в 6 молекули въглероден диоксид, 6 молекули вода и полезна енергия за жизнени функции, като движение на мускулите, мозъчна дейност и др.

Тази енергия, произведена от процеса, генерира топлина и АТФ (Adenosín Trifosfato) при оптимални условия. АТФ е нуклеотид, който е в основата на клетъчната енергия.

Трябва да се отбележи, че производството на АТР зависи от ефективността на клетката, така че количеството може да бъде по-ниско до 29 или 30, въпреки че е общоприето, че 38 АТР са идеално произведени от всяка молекула глюкоза, използвана в процеса.

Следователно, в най-простата си форма, клетъчното дишане е процес, който приема глюкоза и произвежда енергия под формата на 38 АТФ.

Клетъчното дишане е разделено на няколко подпроцеса:

гликолиза

Цикълът на Кребс

Транспортиране на електрони и окислително фосфорилиране.

Глюколиза или гликолиза.

По време на този метаболитен процес, който се среща в клетъчния Cytosol, молекулата глюкоза с шест въглеродни атома (C6H12O6) е разделена на две молекули на Piruvato (Pyruvic Acid), съдържащи три от шестте въглеродни атома всеки, генериращи енергия под формата на АТР молекули (аденозин трифосфат).

За да се осъществи този процес, гликолизата консумира 2 ATP и произвежда 4 ATP, генерирайки нетна печалба от 2 ATP. Освен това, две молекули на Piruvato и две от NADH се произвеждат и ще продължат чрез следните процеси на генериране на енергия. Гликолизата е процес, който не изисква извършване на кислород.

Следващите два подпроцеса на клетъчното дишане възникват в митохондриите, така че продуктите на гликолизата се транспортират до митохондриалната матрица.

Цикълът на Кребс.

(Цикъл на циклична киселина или цикъл на трикарбоксилна киселина)

За разлика от гликолизата, цикълът на Кребс е аеробен, т.е. изисква се да се извърши кислород, в противен случай молекулите Piruvato ще ферментират. Чрез окисляване на Piruvic Acid (пируват) ще се произведе междинна молекула Ацетил Коензим А (ацетил СоА), която е необходима за започване на цикъла на Кребс.

Тази метаболитна последователност включва 8 стъпки и включва 18 ензима и коензими, произвеждащи от две молекули пируват (които идват от глюкоза), 6 молекули NADH, 2 FADH2 и 2 АТР.

Митохондрии, органели, където се извършва процесът на дихане на еукариотни клетки.

Електронна конвейерна верига

Този процес също е аеробен като цикъла на Кребс, така че е необходим кислород.

Електронната транспортна верига използва молекулите NADH и FADH2, произведени от цикъла на Кребс и гликолизата, като донори на електрони, за да ги прехвърлят към други рецепторни молекули. Впоследствие, чрез процеса на окислително фосфорилиране, се генерират 34 АТР, които се добавят към 2, произведени от гликолиза и двата от цикъла на Кребс, ни дава общо 38 АТР, които клетката идеално произвежда за всяка молекула глюкоза.

Молекулите на NADH и FADH2, след даряване на електроните си и изпълнение на тяхната транспортна функция, се връщат към първоначалните си форми NAD + и FAD.

Електронната транспортна верига има четири протеинови комплекси за процеса и една пета за транспортиране на водородните йони обратно в митохондриалната матрица. Тези протеини се намират във вътрешната митохондриална мембрана и тяхната функция е да прехвърлят дарените електрони на вода, произвеждаща кислород, и електрохимичен градиент, който ще произвежда АТФ.

> Ферментацията настъпва, когато няма кислород, но не трябва да се бърка с анаеробно дишане.

Ферментация.

Пировиновата киселина, произведена чрез гликолиза, се окислява в цикъла на Кребс, както е обяснено по-горе, но ако няма наличен кислород, пируватът влиза в ферментационния процес.

Вместо да бъдат транспортирани до митохондриите, пируватът остава в цитозола след гликолизата, където се превръща в отпадъчни продукти, за да освободи клетката и да му позволи отново да извърши гликолиза.

Целта на ферментацията е да се окисли NADH, за да се върне в първоначалното му NAD + състояние, за да се използва отново в друг цикъл на гликолиза, като се избягва натрупването на NADH в цитоплазмата.

Отпадъчният продукт от този процес варира в зависимост от типа на клетката; Например, в мускулните клетки това е млечна киселина, докато етанолът се произвежда в други видове клетки.

Целият процес на ферментация произвежда 2 АТФ, така че е очевидно по-малко ефективен процес от клетъчното дишане, което произвежда 38 номинални АТФ, тъй като ферментационните отпадъчни продукти заемат по-голямата част от енергията.

Важно е да се спомене, че макар че ферментацията се случва, когато няма кислород, тя не трябва да се бърка с анаеробното дишане.

Анаеробно дишане

Анаеробното дишане започва по същия начин като аеробното дишане с гликолиза, която разделя глюкозата, произвеждайки 2 АТР и пируват, като продължава процеса.

По същия начин, този процес продължава с цикъла на лимонената киселина и произвежда ацетил Коензим А (ацетил СоА) и въпреки че продуктите са депозирани в електронната транспортна верига, няма кислород, който да функционира като рецептор, така че се използват други рецептори. като сулфати, нитрати или сяра. Въпреки това, тези рецептори не са толкова ефективни, колкото кислорода, така че анаеробното дишане произвежда по-малко енергия от аеробното дишане.