สี่ขั้นตอนของการหายใจของเซลลูล่าร์

เนื้อหา

• สมการการหายใจของเซลลูล่าร์
• glycolysis
• ปฏิกิริยาสะพาน
• วงจร Krebs
• ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน

การหายใจของเซลลูล่าร์ เป็นผลรวมของวิธีการทางชีวเคมีต่างๆที่สิ่งมีชีวิตยูคาริโอตใช้ในการสกัด พลังงาน จากอาหารโดยเฉพาะ กลูโคส โมเลกุล

กระบวนการหายใจของเซลล์ประกอบด้วยสี่ขั้นตอนพื้นฐานหรือขั้นตอน: glycolysisซึ่งเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดโปรคาริโอตและยูคาริโอต ปฏิกิริยาสะพานซึ่ง stets เวทีสำหรับการหายใจแอโรบิก และ รอบ Krebs และ ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนเส้นทางการขึ้นกับออกซิเจนที่เกิดขึ้นตามลำดับในไมโตคอนเดรีย

ขั้นตอนของการหายใจโทรศัพท์มือถือจะไม่เกิดขึ้นที่ความเร็วเท่ากันและปฏิกิริยาชุดเดียวกันอาจดำเนินต่อในอัตราที่ต่างกันในสิ่งมีชีวิตเดียวกันในเวลาที่ต่างกัน ตัวอย่างเช่นอัตราการ glycolysis ในเซลล์กล้ามเนื้อคาดว่าจะเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงที่รุนแรง แบบไม่ใช้ออกซิเจน การออกกำลังกายซึ่งเกิดขึ้นกับ "หนี้ออกซิเจน" แต่ขั้นตอนของการหายใจแบบแอโรบิคนั้นไม่เร็วขึ้นอย่างน่าชื่นชมเว้นแต่การออกกำลังกายจะดำเนินการในระดับความเข้มข้นแอโรบิก "จ่ายตามที่คุณไป"

สมการการหายใจของเซลลูล่าร์

สูตรการหายใจของเซลล์ที่สมบูรณ์นั้นดูแตกต่างจากแหล่งหนึ่งไปอีกเล็กน้อยขึ้นอยู่กับสิ่งที่ผู้แต่งเลือกที่จะรวมไว้เป็นสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ที่มีความหมาย ตัวอย่างเช่นหลายแหล่งละเว้นพาหะอิเล็กตรอน NAD⁺/ NADH และ FAD²⁺/ FADH2 จากงบดุลทางชีวเคมี

โดยรวมแล้วกลูโคสน้ำตาลโมเลกุลหกคาร์บอนจะถูกแปลงเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำในที่ที่มีออกซิเจนเพื่อให้โมเลกุล ATP 36-38 โมเลกุลของ ATP (adenosine triphosphate ซึ่งเป็น "สกุลเงินพลังงาน" ของเซลล์ธรรมชาติ) สมการทางเคมีนี้แสดงด้วยสมการต่อไปนี้:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 บริษัท₂ + 12 ชม₂O + 36 ATP

glycolysis

ขั้นตอนแรกของการหายใจของเซลล์คือ glycolysisซึ่งเป็นชุดของสิบปฏิกิริยาที่ไม่ต้องการออกซิเจนและเกิดขึ้นในทุกเซลล์ที่มีชีวิต Prokaryotes (จากโดเมนแบคทีเรียและ Archaea เดิมชื่อ "archaebacteria") ใช้ glycolysis เกือบจะเฉพาะในขณะที่ยูคาริโอต (สัตว์เชื้อราผู้ประท้วงและพืช) ใช้มันเป็นตารางเซทเทอร์เพื่อสร้างผลกำไรที่มีพลังมากขึ้น

Glycolysis เกิดขึ้นในพลาสซึม ใน "ขั้นตอนการลงทุน" ของกระบวนการ ATP สองตัวจะถูกบริโภคเนื่องจากฟอสเฟตสองตัวจะถูกเติมเข้าไปในอนุพันธ์น้ำตาลกลูโคสก่อนที่จะถูกแบ่งออกเป็นสารประกอบสองสามคาร์บอน สิ่งเหล่านี้จะถูกแปรสภาพเป็นสองโมเลกุลของ pyruvate, 2 NADH และสี่ ATP สำหรับ กำไรสุทธิของสอง ATP

ปฏิกิริยาสะพาน

ขั้นตอนที่สองของการหายใจของเซลล์ การเปลี่ยนแปลง หรือ ปฏิกิริยาสะพานได้รับความสนใจน้อยกว่าส่วนที่เหลือของการหายใจของเซลล์ อย่างไรก็ตามชื่อดังกล่าวมีความเป็นไปได้ที่จะไม่มีทางได้รับไกลโคไลซิสไปจนถึงปฏิกิริยาแอโรบิกเลย

ในปฏิกิริยานี้ซึ่งเกิดขึ้นในไมโทคอนเดรียโมเลกุล pyruvate ทั้งสองจาก glycolysis จะถูกแปลงเป็นสองโมเลกุลของ acetyl coenzyme A (acetyl CoA) โดยมีสองโมเลกุลของ CO₂ ผลิตเป็นขยะเผาผลาญ ไม่มีการผลิต ATP

วงจร Krebs

วงจร Krebs ไม่ได้สร้างพลังงานมาก (สอง ATP) แต่ด้วยการรวมโมเลกุลสองคาร์บอน acetyl CoA กับโมเลกุลสี่คาร์บอน oxaloacetate และขี่จักรยานผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นผ่านชุดของช่วงการเปลี่ยนภาพที่ตัดโมเลกุลกลับไป oxaloacetate มันสร้าง แปด NADH และสอง FADH₂อีกผู้ขนส่งอิเล็กตรอน (สี่ NADH และหนึ่ง FADH₂ โมเลกุลกลูโคสต่อการหายใจเข้าเซลล์ที่ glycolysis)

โมเลกุลเหล่านี้มีความจำเป็นสำหรับห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนและในระหว่างการสังเคราะห์ของพวกเขา CO อีกสี่ตัว₂ โมเลกุลจะถูกหลั่งออกจากเซลล์เหมือนกับของเสีย

ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน

ขั้นตอนที่สี่และขั้นสุดท้ายของการหายใจของเซลล์คือจุดที่ "สร้าง" พลังงานหลักเสร็จสิ้น อิเล็กตรอนดำเนินการโดย NADH และ FADH₂ จะถูกดึงออกมาจากโมเลกุลเหล่านี้โดยเอนไซม์ในเยื่อหุ้มเซลล์ยลและใช้ในการขับเคลื่อนกระบวนการที่เรียกว่า oxidative phosphorylation ซึ่งการไล่ระดับสีด้วยเคมีไฟฟ้าซึ่งถูกผลักดันโดยการปล่อยอิเล็กตรอนดังกล่าวจะช่วยเพิ่มโมเลกุลฟอสเฟตไปยัง ADP เพื่อผลิต ATP

ออกซิเจน จำเป็นสำหรับขั้นตอนนี้เนื่องจากเป็นตัวรับอิเล็กตรอนสุดท้ายในห่วงโซ่ สิ่งนี้สร้าง H₂O ดังนั้นขั้นตอนนี้จึงเป็นที่มาของสมการการหายใจของเซลล์

ในทุก 32-34 โมเลกุลของ ATP ถูกสร้างขึ้นในขั้นตอนนี้ขึ้นอยู่กับว่าผลรวมของพลังงานเป็นอย่างไร ดังนั้น การหายใจของเซลล์ให้ผลรวม 36 ถึง 38 ATP: 2 + 2 + (32 หรือ 34)