Садржај
- Шта је глукоза?
- Шта је АТП?
- Ћелијско дисање
- Рана гликолиза
- Каснија гликолиза
- Кребсов циклус
- Транспортни ланац електрона
Глукоза, шећер са угљеником, је основни "улаз" у једначини која покреће читав живот. Енергија споља се на неки начин претвара у енергију за ћелију. Сваки живи организам, од вашег најбољег пријатеља до најниже бактерије, има ћелије које сагоревају глукозу за гориво на метаболичком нивоу корена.
Организми се разликују у обиму у којем њихове ћелије могу да извлаче енергију из глукозе. У свим ћелијама ова енергија је у облику аденозин трифосфат (АТП).
Дакле, једна ствар све живе ћелије имају заједничко то што метаболишу глукозу да би направили АТП. Дати молекул глукозе који улази у ћелију могао је да почне као вечера са одресцима, као плен дивље животиње, као биљна материја или као нешто друго.
Без обзира на то, разни пробавни и биохемијски процеси разграђују све молекуле више угљеника у свим супстанцама које организам уноси за исхрану до моносахаридног шећера који улази у ћелијске метаболичке путеве.
Шта је глукоза?
Хемијски је глукоза а хексоза шећер, хек представља грчки префикс за "шест", број атома угљеника у глукози. Његова молекуларна формула је Ц6Х12О6, што му даје молекулску масу од 180 грама по молу.
Глукоза је такође а моносахарид у томе је шећер који укључује само једну основну јединицу, или мономера. Фруктоза је још један пример моносахарида, док сахарозеили стони шећер (фруктоза и глукоза), лактоза (глукоза плус галактоза) и малтоза (глукоза плус глукоза) су дисахариди.
Имајте у виду да је однос атома угљеника, водоника и кисеоника у глукози 1: 2: 1. У ствари, сви угљени хидрати показују исти однос, а њихове молекуларне формуле су свих облика ЦнХ2нОн.
Шта је АТП?
АТП је нуклеозид, у овом случају аденозин, на који су везане три фосфатне групе. То га заправо и чини нуклеотид, као нуклеозид је пентоза шећер (било рибоза или деоксирибоза) у комбинацији са азотном базом (тј. аденином, цитозином, гванином, тимином или урацилом), док је нуклеотид нуклеозид са једном или више фосфатних група. Али терминолошки на страну, важно о АТП-у је да садржи аденин, рибозу и ланац од три фосфатне (П) групе.
АТП се врши преко фосфорилација аденозин-дифосфата (АДП), и обратно, када је терминална веза фосфата у АТП-у хидролизован, АДП и Пја (неоргански фосфат) су производи. АТП се сматра „енергетском валутом“ ћелија јер се овај изванредни молекул користи за напајање готово сваког метаболичког процеса.
Ћелијско дисање
Ћелијско дисање је скуп метаболичких путева у еукариотским организмима који претварају глукозу у АТП и угљен диоксид у присуству кисеоника, ослобађајући воду и стварајући богатство АТП-а (36 до 38 молекула по уложеном молекулу глукозе).
Избалансирана хемијска формула за укупну нето реакцију, искључујући носаче електрона и енергетске молекуле, је:
Ц6Х12О6 + 6 О2 → 6 ЦО2 + 6 Х2О
Ћелијско дисање заправо укључује три различита и секвенцијална путања:
Последња два од ових стадија зависе од кисеоника и заједно чине аеробик дисање. Међутим, често се у расправама о еукариотском метаболизму гликолиза, иако не зависи од кисеоника, сматра делом "аеробног дисања", јер је готово сав његов главни производ, пируват, наставља да уђе на друга два пута.
Рана гликолиза
У гликолизи се глукоза током 10 реакција претвара у молекул пируват, са а нето добитак од два молекула АТП-а и два молекула "носача електрона" никотинамид аденин динуклеотид (НАДХ). За сваки молекул глукозе који улази у тај процес настају два молекула пирувата, јер пируват има три атома угљеника до шест глукозе.
У првом кораку се глукоза фосфорилира да постане глукоза-6-фосфат (Г6П). Због тога се глукоза метаболизује, а не да се одлива назад кроз ћелијску мембрану, јер фосфатна група даје Г6П негативан набој. Током наредних неколико корака, молекул се преуређује у други дериват шећера и затим фосфорилира други пут да би постао фруктоза-1,6-бисфосфат.
Ови рани кораци гликолизе захтевају улагање два АТП-а, јер је ово извор фосфатних група у реакцијама фосфорилације.
Каснија гликолиза
Фруктоза-1,6-бисфосфат се дели на два различита молекула три угљеника, а сваки носи своју фосфатну групу; скоро све једно од њих се брзо претвара у друго, глицералдехид-3-фосфат (Г3П). Дакле, од ове тачке напријед, све се дуплира јер постоје два Г3П за сваки глукозу "узводно".
Од овог тренутка, Г3П се фосфорилира у кораку који такође ствара НАДХ из оксидованог облика НАД +, а затим се две фосфатне групе дају молекулама АДП у наредним корацима преуређења да би се произвеле две АТП молекуле заједно са крајњим угљениковим производом гликолизе, пируват.
Пошто се то дешава два пута по молекули глукозе, друга половица гликолизе ствара четири АТП за а нето добитак од гликолизе два АТП-а (јер су потребна два раније у процесу) и два НАДХ.
Кребсов циклус
У припремна реакцијанакон што пируват настао гликолизом пронађе свој пут из цитоплазме у митохондријски матрикс, прво се претвара у ацетат (ЦХ3ЦООХ-) и ЦО2 (отпадни производ у овом сценарију), а затим до једињења званог ацетил коенцим А, или ацетил ЦоА. У овој реакцији настаје НАДХ. Ово поставља основу за Кребсов циклус.
Ова серија од осам реакција је тако названа зато што је један од реактаната у првом кораку, оксалоацетат, такође је производ у последњем кораку. Посао Кребсовог циклуса је посао добављача, а не произвођача: он ствара само два АТП-а по молекули глукозе, али доприноси још шест НАДХ и два ФАДХ2, још један носач електрона и блиски рођак НАДХ.
(Имајте на уму да то значи један АТП, три НАДХ и један ФАДХ2 по обртају циклуса. За сваку глукозу која улази у гликолизу, два молекула ацетил ЦоА улазе у Кребсов циклус.)
Транспортни ланац електрона
На основу глукозе, енергија која се достиже до ове тачке је четири АТП (два из гликолизе и два из Кребсова циклуса), 10 НАДХ (два из гликолизе, два из припремне реакције и шест из Кребсова циклуса) и два ФАДХ2 из Кребсова циклуса. Док се угљенска једињења у Кребсовом циклусу и даље врте око узводно, носачи електрона прелазе из митохондријалне матрице у митохондријску мембрану.
Кад НАДХ и ФАДХ2 ослобађају своје електроне, они се користе за стварање електрохемијског градијента преко митохондријске мембране. Овај градијент се користи за покретање фосфатних група на АДП да би се створио АТП у процесу званом оксидативне фосфорилације, названа тако јер је крајњи акцептор електрона који каскадно прелазе из носача електрона у носач електрона у ланцу кисеоник (О2).
Јер сваки НАДХ доноси три АТП-а и сваки ФАДХ2 даје два АТП у оксидативној фосфорилацији, ово додаје (10) (3) + (2) (2) = 34 АТП у смешу. Тако један молекул глукозе може дати до 38 АТП у еукариотским организмима.