Sisältö
Soluhengitys on niiden eri biokemiallisten keinojen summa, joita eukaryoottiset organismit käyttävät uuttamiseen energia erityisesti ruoasta glukoosi molekyylejä.
Soluhengitysprosessi sisältää neljä perusvaihetta tai vaihetta: Glykolyysivaiheen, jota esiintyy kaikissa organismeissa, prokaryoottisissa ja eukaryoottisissa; siltareaktio, joka ohjaa vaihetta aerobiseen hengitykseen; ja Krebs-sykli ja elektronin kuljetusketju, happiriippuvat reitit, joita esiintyy peräkkäin mitokondrioissa.
Soluhengityksen vaiheet eivät tapahdu samalla nopeudella, ja sama reaktiojoukko voi tapahtua eri nopeudella samassa organismissa eri aikoina. Esimerkiksi lihassolujen glykolyysivauhdin odotetaan nousevan huomattavasti voimakkaiden rasitusten aikana anaerobinen liikunta, joka aiheuttaa "happea velkaa", mutta aerobisen hengityksen vaiheet eivät nopeudu tuntuvasti, ellei harjoitusta suoriteta aerobisella, "maksa maksa" -intensiteettitasolla.
Soluhengitysyhtälö
Täydellinen soluhengityskaava näyttää hiukan eri lähteeltä lähteeltä riippuen siitä, mitä tekijät päättävät sisällyttää merkityksellisiksi reagensseiksi ja tuotteiksi. Esimerkiksi, monissa lähteissä ei käytetä elektronikantoaaltoja NAD+/ NADH ja FAD2+/ FADH2 biokemiallisesta taseesta.
Kaiken kaikkiaan kuuden hiilen sokerimolekyylin glukoosi muuttuu hiilidioksidiksi ja vedeksi hapen läsnä ollessa, jolloin saadaan 36 - 38 ATP-molekyyliä (adenosiinitrifosfaatti, solujen luonnonlaajuinen "energiavaluutta"). Tätä kemiallista yhtälöä edustaa seuraava yhtälö:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 12 H2O + 36 ATP
Glykolyysivaiheen
Solujen hengityksen ensimmäinen vaihe on Glykolyysivaiheen, joka on joukko kymmenen reaktiota, jotka eivät vaadi happea ja esiintyvät siten jokaisessa elävässä solussa. Prokaryootit (bakteereista ja Archaea -alueista, aiemmin nimeltään "arkebakteerit") käyttävät glykolyysiä lähes yksinomaan, kun taas eukaryootit (eläimet, sienet, protistit ja kasvit) käyttävät sitä pääasiassa pöytiasettajana aerobisen hengityksen energiatehokkaammin tuottaville reaktioille.
Glykolyysi tapahtuu sytoplasmassa. Menetelmän "investointivaiheessa" kuluu kaksi ATP: tä, koska kaksi fosfaattia lisätään glukoosijohdannaiseen ennen kuin se jaetaan kahteen kolmehiiliyhdisteeseen. Nämä muuttuvat kahdeksi molekyyliksi pyruvaatti, 2 NADH ja neljä ATP: tä varten kahden ATP: n nettovoitto.
Siltareaktio
Solun hengityksen toinen vaihe, siirtyminen tai siltareaktio, saa vähemmän huomiota kuin muu soluhengitys. Kuten nimestä voi päätellä, glykolyysiä ei kuitenkaan voida päästä aerobisiin reaktioihin ilman sitä.
Tässä mitokondrioissa tapahtuvassa reaktiossa glykolyysin kaksi pyruvaattimolekyyliä muuttuvat kahdeksi asetyylikoentsyymi A: n (asetyyli-CoA) molekyyliksi kahdella CO-molekyylillä.2 tuotetaan aineenvaihduntajätteenä. ATP: tä ei tuoteta.
Krebs-sykli
Krebs-sykli ei tuota paljon energiaa (kaksi ATP: tä), mutta yhdistämällä kaksihiilisen molekyylin asetyyli-CoA ja neljän hiilen molekyylin oksoasetaatti, ja kiertämällä tuloksena oleva tuote sarjasiirtymiä, jotka leikaavat molekyylin takaisin oksaloasetaatiksi, se tuottaa kahdeksan NADH ja kaksi FADH2, toinen elektronikantoaalto (neljä NADH ja yksi FADH2 per glukoosimolekyyli, joka tulee solun hengitykseen glykolyysiä kohden).
Näitä molekyylejä tarvitaan elektronin kuljetusketjuun ja synteesin aikana vielä neljä uutta CO: ta2 molekyylit irtoavat solusta jätteenä.
Elektronien kuljetusketju
Solujen hengityksen neljäs ja viimeinen vaihe on tärkein energian "luominen". Elektronit, joita kantavat NADH ja FADH2 entsyymit vetävät näistä molekyyleistä mitokondriaalikalvossa ja niitä käytetään johtamaan prosessia, jota kutsutaan oksidatiiviseksi fosforylaatioksi, jolloin elektrokemiallinen gradientti, jota edellä mainittujen elektronien vapautuminen johtaa, lisää fosfaattimolekyylejä ADP: hen tuottamaan ATP: tä.
Happi Tarvitaan tätä vaihetta varten, koska se on ketjun viimeinen elektronin vastaanottaja. Tämä luo H2O, joten tässä vaiheessa vesi tulee solujen hengitysyhtälöstä.
Kaikkiaan tässä vaiheessa syntyy 32 - 34 ATP-molekyyliä riippuen siitä, kuinka energian saanto summataan. Täten soluhengitys tuottaa yhteensä 36 - 38 ATP: tä: 2 + 2 + (32 tai 34).