Soluhengityksen 3 vaihetta antavat meille lyhyesti ymmärrystä siitä, miten solut saavat energiaa glukoosista.

Kuten tiedät, kasvit saavat ravintonsa fotosynteesiksi kutsutulla prosessilla. Fotosynteesi auttaa kasveja varastoimaan energiaa glukoosin muodossa. Myös eläimillä on glukoosia, johon energiaa varastoidaan ja jota käytetään kasvuun.

Nyt sinulla saattaa olla muutamia kysymyksiä elävistä olennoista. Elävät olennot hyödyntävät tätä energiaa prosessissa, jota kutsutaan soluhengitykseksi. Soluhengityksellä on tärkeä rooli energian vapauttamisessa glukoosin hajottamiseen ATP:n (adenosiinitrifosfaatti) valmistamiseksi.

Adenosiinitrifosfaatti, joka tunnetaan myös nimellä ATP, on orgaaninen yhdiste, joka tuottaa energiaa elimistön elävissä soluissa. Tässä prosessissa jokainen glukoosimolekyyli tuottaa 38 molekyyliä ATP:tä. Tässä on alla oleva yhtälö:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ≈38 ATP

Soluhengityksen vaiheet

Näissä on kolme tärkeää soluhengityksen vaihetta.

1. Soluhengityksen vaiheet 1 (Glykolyysi):

Termi glykolyysi tarkoittaa ”glukoosin sylkemistä” ja se on tärkeä soluhengitykselle. Tämä olennainen prosessi tapahtuu sytoplasman sytosolissa. Tässä glykolyysiprosessissa se ei tarvitse happea toimiakseen, mikä tunnetaan nimellä anaerobinen hengitys. Glykolyysi vaatii toimiakseen glukoosia, joka on välttämätöntä.

Glykolyysin kemiallinen yhtälö:

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

Kahden molekyylin ATP:n tarvitaan pilkkovan glukoosimolekyylin jakaminen ja kahden elektronin kuljettajamolekyylin 2NAD+ (nikotiiniamidiadeniinidinukleotidi). Seuraavaksi neljästä ADP+P-molekyylistä (adenosiinidifosfaatti) tulee neljä ATP-molekyyliä.

See More: Glykolyysin vaiheittainen prosessi.

Glukoosimolekyyli pilkkoutuu entsyymien toimesta ja muodostuu kahdeksi pyruvaattimolekyyliksi, jotka tunnetaan nimellä pyruviinihappo. Kun kaksi molekyyliä pyruvaattia muodostui, energia vapautti neljä molekyyliä ATP:tä ja kahden elektronin kuljettajat NADH (nikotiiniamidiadeniinidinukleotidi + vety) muodostivat.

NytGlykolyysin kemiallinen reaktantti oli glukoosi, NAD+ ja ADP. Tämän rakenteessa on kuuden hiilen molekyylejä.

Nyt glykolyysin tuotteina syntyi 2 palorypälehappoa, 2ATP ja 2NADH. Nämä pyruvaattimolekyylit koostuvat kolmesta hiiliatomista.

Lisäksi jokainen molekyyli koostuu vedystä ja kahden elektronin kantajamolekyyleistä. Kehon solut voivat käyttää potentiaalisen energian tehokkaasti ja oikein.

1. Soluhengityksen vaiheet 2 (Krebsin sykli tai sitruunahapposykli):

Krebsin sykli tai CAC (sitruunahappokierto) edellyttää useita kemiallisia reaktioita, joita tapahtuu elävissä olennoissa. Krebsin sykli tapahtuu eukaryoottisolujen mitokondrioiden matriisissa.

Krebsin sykli vapauttaa varastoitunutta energiaa asetyyli-CoA:n hapettamismenetelmällä.

Krebsin sykli alkaa asetyyli-CoA:lla, joka reagoi OAA:ksi (oksaloasetaatti) kutsutun nelihiilimolekyylin kanssa. OAA:n kanssa tapahtuvan sitoutumisen aikana syntyy sitruunahappoa, joka sisältää kuusi hiiliatomia. Näin ollen Krebsin sykli tunnetaan myös nimellä sitruunahappokierto.

Tämä asetyyli-CoA on peräisin palorypälehaposta, joka on glykolyysin lopputuote.

Pyruviinihappo ei osallistu suoraan Krebsin syklin reaktioihin. Se muunnetaan ensin asetyyli-CoA:ksi. Asetyyli-CoA tulee Krebsin sykliin.

Neljä hiiltä sisältävä akseptorimolekyyli vaikuttaa sykliin, joka tekee kaksi asetyyli-CoA:ta (kukin sisältää kaksi hiilimolekyyliä). Samalla kahden hiilen Acetyl-CoA sitoutuu neljän hiilen molekyylin kanssa koko syklin ajan ja muodostaa sitten CO2:n ja erilaisia elektronimolekyylejä.

Lisäksi hiili sitoutuu pyruviinihappojen kanssa ja mukaan lukien happimolekyylit, jolloin syntyy 6CO2. Lisäksi yhdessä muodostuu 8 NADH- ja 2 FADH2-elektroninkuljettajamolekyyliä ja 2 ATP-molekyyliä, joissa solu voi käyttää potentiaalista energiaa.

Muista, että neljän hiilen akseptorimolekyyli ei koskaan muutu ja toteaa aina ensimmäiseen muotoonsa ottaakseen toisen Acetyl CoA:n ylimääräistä kierrosta varten Krebsin sykliä varten. Krebsin sykli toistuu jatkuvasti ja yhtäjaksoisesti.

Kuten tiedätte, kaikki hiilet jatkavat sitoutumistaan palorypälehappojen ja happimolekyylien kanssa ja muuttuvat hiilidioksidiksi, mikä on soluhengityksen toinen vaihe.

Lisäksi alkuperäisestä glukoosista jäävät vetyatomit ja NADH:n ja FADH2:n elektronit. Tämän seurauksena vetyatomit, ja NADH:n, ja FADH2:n elektronit, jotka johtavat elektroninkuljetusketjuun soluhengityksen korkean energian olosuhteita varten.

Krebsin syklin tulokset ovat:

• 4 ATP (sisältää 2 molekyyliä glykolyysistä)
• 10 NADH (sisältää 2 molekyyliä glykolyysistä)
• 2 FADH2

1. Soluhengityksen vaiheet 3 (elektroninkuljetusketju):

Soluhengityksen kolmas vaihe tarkoittaa elektroninkuljetusketjua. Elektroninkuljetusketju tarkoittaa ryhmää elektronin kuljettajia ja järjestelmiä, jotka siirtyvät elektroninluovuttajalta elektroniakseptoreille mitokondriokalvon keskellä.

KATSO LISÄÄ:

• A 2 Z elektroninkuljetusketjusta tai oksidatiivisesta fosforylaatiosta
• Tarkka keskustelu soluhengityksen vaiheista

Elektroninkuljetusketjun reaktantit pitävät sisällään 10 NADH:n elektroninkuljettajamolekyyliä, 2FADH2:ta, kuusi happea alunperin peräisin olevaa happiatomia alkuperäiseltä glukoosimolekyyliltä, ja ennen kaikkea 34:ttä ADP:tä ja P:tä, jotta ne voisivat liittyä ATP-syntaasin kanssa. ATP-syntaasi on eräänlainen entsyymi, joka tekee ATP:tä jatkuvasti reaktioita ja soluhengitystä varten. 10 NADH on 2 molekyyliä glykolyysistä, 8 molekyyliä Krebsin syklistä. 2FADH2 hyväksytään Krebsin syklistä.

Lisäksi nämä reaktantit siirtävät elektroneja elektroninkuljettajamolekyyleistä korkeasta kuljetusketjusta matalaan kuljetusketjuun aktiivisen kuljetuksen avulla. NADH ja FADH2 purkivat korkeapotentiaalisen energian elektroneja. Toisaalta elektroninkuljetusketju on mitokondrion keskikalvolta, joka varasi korkeapotentiaalisen energian elektronit matkan varrella.

Elektroninkuljetusjärjestelmässä on kolmenlaisia molekyylejä.

1. Flavoproteiini
2. Sytokromi
3. Ubikinonit eli koentsyymi Q.

Kuten tiedätte, korkean potentiaalienergian elektronit vangitaan, kun taas korkean energian elektronit myös kuljettavat vetyioneja NADH:sta ja FADH2:sta mitokondrioiden keskikalvon puolelta toiselle.

NADH ja FADH2 ovat mitokondrioiden matriksissa ja hyväksyvät elektroninkuljetusketjuun ATP:n tuottamiseksi toistuvasti. 10 NADH:n elektroneilla on pienempi energiantarve, joten ne eivät aiheuta paljon ATP:tä. NADH antaa muuten 3 ATP:tä, kun taas jokainen FADH2 luo solussa tehokkaasti 2 ATP:tä. Se tuottaa jonkin verran ATP:tä, koska elektronit siirtyvät elektroninsiirtoketjuun, jonka energiantarve on merkityksettömän paljon alhaisempi kuin NADH:n.

Tämä aerobinen hengitys johtaa, elleivät elimistön solut käytä happea tehokkaasti. Yleensä näitä aerobisen hengityksen näkökohtia hyödynnetään ATP:n määrittämiseksi glukoosimolekyyleistä soluhengityksessä. Glukoosilla on tärkeä rooli glykolyysissä, Krebsin syklissä, ETC:ssä (elektroninkuljetusketju). Yksi glukoosimolekyyli voi mahdollisesti aiheuttaa 38 molekyyliä ATP:tä soluhengityksestä.

Proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien katabolia soluhengityksen kolmessa vaiheessa

Vaihe 1: rasvahappojen, glukoosin ja joidenkin aminohappojen hapettuminen tuottaa asetyyli-CoA:ta.

Vaihe 2: asetyyliryhmien hapettuminen sitruunahappokierrossa sisältää neljä vaihetta, joissa elektroneja abstrahoidaan.

Vaihe 3: NADH:n ja FADH2:n kuljettamat elektronit ohjataan mitokondrioiden (tai bakteereissa plasmakalvoon sidottujen) elektroninkuljettajien ketjuun – hengitysketjuun – joka lopulta pelkistää O2:n H2O:ksi. Tämä elektronivirta ohjaa ATP:n tuotantoa.