3 kroky buněčného dýchání nám ve zkratce objasňují, jak buňky získávají energii z glukózy.

Jak víte, rostliny získávají potravu procesem zvaným fotosyntéza. Fotosyntéza pomáhá rostlinám ukládat energii ve formě glukózy. Také živočichové mají glukózu, ve které se ukládá energie a využívá se k růstu.

Teď vás možná napadne několik otázek týkajících se živých organismů. Živé organismy využívají tuto energii procesem, který se nazývá buněčné dýchání. Buněčné dýchání hraje důležitou roli při uvolňování energie pro rozklad glukózy na ATP (adenosintrifosfát).

Adenosintrifosfát, známý také jako, ATP je organická sloučenina, která poskytuje energii živým buňkám v těle. Při tomto procesu každá molekula glukózy vytváří 38 molekul ATP. Zde je níže uvedená rovnice:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ≈38 ATP

Kroky buněčného dýchání

Zde jsou uvedeny tři důležité kroky buněčného dýchání.

1. Kroky buněčného dýchání 1 (Glykolýza):

Termín glykolýza znamená „vyplivování glukózy“ a je důležitý pro buněčné dýchání. Tento základní proces probíhá v cytozolu cytoplazmy. Při tomto procesu glykolýzy není ke svému fungování potřeba žádný kyslík, což se označuje jako anaerobní dýchání. Glykolýza vyžaduje ke svému fungování glukózu, která je nezbytná.

Chemická rovnice pro glykolýzu:

C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 Pi + 2 ADP → 2 pyruvát + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2O

Dvě molekuly ATP potřebují rozštěpit molekulu glukózy a molekuly přenašeče dvou elektronů jsou 2NAD+ (nikotinamidadenindinukleotid). Dále se ze čtyř molekul ADP+P (adenosindifosfátu) stanou čtyři molekuly ATP.

Více:

Molekula glukózy se pomocí enzymů rozštěpí na dvě molekuly pyruvátu známého jako kyselina pyrohroznová. Když vznikly dvě molekuly pyruvátu, uvolnily se čtyři molekuly ATP a vznikly nosiče dvou elektronů NADH (nikotinamidadenindinukleotid + vodík).

Nyní chemickým reaktantem glykolýzy byla glukóza, NAD+ a ADP. Ta má ve své struktuře šestiuhlíkaté molekuly.

Nyní byly produkty glykolýzy 2 kyseliny pyrohroznové, 2ATP a 2NADH. Tyto molekuly pyruvátu se skládají ze tří atomů uhlíku.

Kromě toho se každá molekula skládá z molekul vodíku a nosiče dvou elektronů. Tělesné buňky mohou efektivně a správně využívat potenciální energii.

1. Kroky buněčného dýchání 2 (Krebsův cyklus nebo cyklus kyseliny citronové):

Krebsův cyklus nebo cyklus kyseliny citronové (CAC) vyžaduje více chemických reakcí, které probíhají v živých organismech. Krebsův cyklus probíhá v matrici mitochondrií eukaryotických buněk.

Krebsův cyklus uvolňuje nahromaděnou energii metodou oxidace acetyl-CoA.

Krebsův cyklus začíná acetyl-CoA, který reaguje se čtyřuhlíkatou molekulou známou jako OAA (oxaloacetát). Při vazbě s OAA vzniká kyselina citronová, která obsahuje šest atomů uhlíku. Proto je Krebsův cyklus známý také jako cyklus kyseliny citronové.

Tento acetyl-CoA pochází z pyrohroznové kyseliny, konečného produktu glykolýzy.

Pyrohroznová kyselina se reakcí Krebsova cyklu přímo neúčastní. Nejprve se přemění na acetyl-CoA. Acetyl-CoA vstupuje do Krebsova cyklu.

Čtyřuhlíková akceptorová molekula ovlivňuje až cyklus, který dělají dva acetyl-CoA (každý obsahuje dvě molekuly uhlíku). Současně se dvouuhlíková Acetyl-CoA váže se čtyřuhlíkatou molekulou v celém cyklu, a pak vzniká CO2 a různé molekuly elektronů.

Dále se uhlík váže s pyrohroznovými kyselinami a včetně molekul kyslíku za vzniku 6CO2. Kromě toho se společně vytvoří 8 NADH a 2 molekuly nosiče elektronů FADH2 a 2 molekuly ATP, ve kterých může buňka využít potenciální energii.

Pamatujte, že čtyřuhlíková akceptorová molekula se nikdy nemění a vždy se staví do své první formy, aby přijala další Acetyl CoA pro další kolo pro Krebsův cyklus. Krebsův cyklus se opakuje neustále a nepřetržitě.

Jak víte, všechny uhlíky se nadále vážou s pyrohroznovou kyselinou a s molekulami kyslíku a stávají se oxidem uhličitým, což je druhý krok buněčného dýchání.

Z původní glukózy navíc zůstávají atomy vodíku a elektrony na NADH a FADH2. Výsledkem je, že atomy vodíku a elektrony na NADH a FADH2, které povedou do elektronového transportního řetězce za podmínek vysoké energie pro buněčné dýchání.

Výsledky Krebsova cyklu jsou:

• 4 ATP (obsahuje 2 molekuly z glykolýzy)
• 10 NADH (obsahuje 2 molekuly z glykolýzy)
• 2 FADH2

1. Kroky buněčného dýchání 3 (elektronový transportní řetězec):

Třetí fáze buněčného dýchání označuje elektronový transportní řetězec. Elektronový transportní řetězec znamená skupinu elektronových přenašečů a systémů, které se pohybují od donoru elektronů k akceptorům elektronů ve středu mitochondriální membrány.

VÍCE:

• A 2 Z o elektronovém transportním řetězci neboli oxidativní fosforylaci
• Podrobné pojednání o krocích buněčného dýchání

Reaktanty elektronového transportního řetězce drží 10 molekul nosiče elektronů NADH, 2FADH2, šest atomů kyslíku z počáteční molekuly glukózy a zejména 34 ADP a P pro vazbu s ATP syntázou. ATP syntáza je typ enzymu, který průběžně vytváří ATP pro reakce a buněčné dýchání. 10 NADH je ze 2 molekul z glykolýzy, 8 molekul z Krebsova cyklu. Z Krebsova cyklu se přijímá 2FADH2.

Dále tyto reaktanty přenesou elektrony z molekul přenašeče elektronů z vysokého do nízkého transportního řetězce pomocí aktivního transportu. NADH a FADH2 odvádějí elektrony s vysokou potenciální energií. Na druhé straně je elektronový transportní řetězec z centrální membrány mitochondrie, která po cestě obsadila elektrony s vysokou potenciální energií.

V elektronovém transportním systému existují tři typy molekul.

1. Flavoprotein
2. Cytochrom
3. Ubichinony nebo koenzym Q.

Jak víte, zachycují se elektrony s vysokou potenciální energií, přičemž vysokoenergetické elektrony také transportují vodíkové ionty z NADH a FADH2 z jedné strany centrální membrány mitochondrie na druhou.

NADH a FADH2 jsou v matrici mitochondrie a přijímají elektronový transportní řetězec k opakovanému vytváření ATP. 10 Elektrony NADH mají nižší energetickou náročnost, takže nevytvoří mnoho ATP. NADH mimochodem poskytne 3 ATP, zatímco každý FADH2 vytvoří v buňce efektivně 2 ATP. Vznikne několik ATPs, protože elektrony se přenesou do elektronového transportního řetězce, který má zanedbatelně nižší úroveň energie než NADH.

Toto aerobní dýchání bude mít za následek, pokud buňky v těle nebudou efektivně využívat kyslík. Obecně se tyto aspekty aerobního dýchání využívají k určení ATP z molekul glukózy při buněčném dýchání. Glukóza hraje zásadní roli v glykolýze, Krebsově cyklu, ETC (elektronovém transportním řetězci). Jedna molekula glukózy může potenciálně způsobit vznik 38 molekul ATP z buněčného dýchání.

Katabolismus bílkovin, tuků a sacharidů ve 3 krocích buněčného dýchání

Krok 1: oxidací mastných kyselin, glukózy a některých aminokyselin vzniká acetyl-CoA.

Krok 2: oxidace acetylových skupin v cyklu kyseliny citronové zahrnuje čtyři kroky, při nichž jsou odebírány elektrony.

Krok 3: elektrony přenášené NADH a FADH2 jsou vedeny do řetězce mitochondriálních (nebo u bakterií na plazmatické membráně vázaných) přenašečů elektronů – dýchacího řetězce – a nakonec redukují O2 na H2O. Tento tok elektronů pohání produkci ATP.

.