Zwierzęta, w tym ludzie, uzyskują energię z pokarmu, którą spożywają poprzez złożony proces zwany oddychaniem komórkowym. Ten ważny szlak biochemiczny ma miejsce w komórkach ciała i przekształca energię chemiczną przechowywaną w żywności w użyteczną energię w postaci cząsteczek ATP (adenozyny trifosforanu). Oto uproszczone wyjaśnienie procesu oddychania komórkowego:
Glikoliza (krok 1):
1. trawienie :Zwierzęta spożywają żywność zawierającą różne związki organiczne, takie jak węglowodany, tłuszcze i białka.
- Węglowodany są podzielone na proste cukry (glukoza) w jamie ustnej i jelicie cienkim.
- Białka są podzielone na aminokwasy, a tłuszcze podzielone są na kwasy tłuszczowe i glicerol.
2. Wpis komórkowy :Glukoza, aminokwasy i kwasy tłuszczowe są transportowane do komórek.
3. Rozkład glikolizy :
- W cytoplazmie glukoza ulega serii reakcji enzymatycznych zwanych glikolizą.
- Glikoliza dzieli każdą cząsteczkę glukozy na dwie cząsteczki pirogronianowe wraz z niewielką ilością ATP (2 cząsteczki ATP netto) i NADH (dinukleotyd adeniny nikotynamidowej), cząsteczkę nośnika energii.
Przetwarzanie pirogronianu (krok 2):
4. pirogronian do acetylu Coa :Cząsteczki pirogronianu wytwarzane w glikolizy wchodzą do mitochondriów, centrów energii komórki.
- Każda cząsteczka pirogronianu ulega dalszemu przetwarzaniu, tworząc Acetyl COA (koenzym acetylu A), który przenosi grupę acetylową.
cykl Krebs (cykl kwasu cytrynowego) (krok 3):
5. Ekstrakcja energii :Acetyl COA wchodzi do cyklu Krebsa, szeregu reakcji chemicznych występujących w mitochondriach.
- W wielu cyklach grupy acetylowe z Acetyl COA są utleniane, uwalniając dwutlenek węgla (CO2) i wytwarzając wysokoenergetyczny nośniki elektronów:NADH i FADH2 (dinukleotyd adeniny flawinowej).
łańcuch transportu elektronów (krok 4):
6. Transfer elektronów :Cząsteczki NADH i FADH2 generowane w glikolizy i cykl Krebsa przenoszą elektrony wysokoenergetyczne do łańcucha transportu elektronów, szereg kompleksów białkowych związanych z błoną.
- Gdy elektrony poruszają się przez łańcuch, ich energia jest wykorzystywana do pompowania jonów wodoru (H+) przez błonę mitochondrialną, tworząc gradient.
7. Produkcja ATP :Jony wodoru (H+) pompowane przez błonę przepływają przez określony kompleks białkowy zwany syntazą ATP, napędzając syntezę cząsteczek ATP.
- Syntaza ATP działa jak niewielka turbina, przekształcając energię gradientu protonu w energię chemiczną przechowywaną w ATP.
8. Fosforylacja oksydacyjna :Tlen służy jako ostateczny akceptor elektronów w łańcuchu transportu elektronów, łącząc się z elektronami i jonami wodoru w celu utworzenia wody (H2O).
- Proces ten jest znany jako fosforylacja oksydacyjna, w której tlen jest wykorzystywany do generowania większości ATP w oddychaniu komórkowym.
Wykorzystanie ATP:
9. Energia dla procesów komórkowych :Cząsteczki ATP wytwarzane przez oddychanie komórkowe są głównym źródłem energii dla różnych procesów komórkowych, takich jak skurcz mięśni, przenoszenie impulsu nerwowego i synteza chemiczna.
- Energia przechowywana w ATP jest uwalniana, gdy jego końcowe wiązanie fosforanowe jest zepsute, uwalniając energię chemiczną dla aktywności komórkowej.
Podsumowując, oddychanie komórkowe jest procesem, w którym zwierzęta przekształcają energię chemiczną przechowywaną w żywności w cząsteczki ATP, walutę energetyczną komórki. Ten skomplikowany proces obejmuje glikolizę, przetwarzanie pirogronianu, cykl Krebsa i łańcuch transportu elektronów. Oddychanie komórkowe pozwala zwierzętom wyodrębnić energię z pokarmu, którą spożywają i wykorzystywać ją do zasilania ich funkcji komórkowych i utrzymania życia.