Ποια λειτουργία ζωής εμπλέκεται κυρίως στη μετατροπή των αποθηκευμένων ενεργειακών οργανικών μορίων σε μια μορφή που χρησιμοποιείται άμεσα από το κελί;

Η λειτουργία της ζωής που εμπλέκεται κυρίως στη μετατροπή των αποθηκευμένων ενεργειακών οργανικών μορίων σε μια μορφή που χρησιμοποιείται άμεσα από το κύτταρο είναι η κυτταρική αναπνοή. Η κυτταρική αναπνοή είναι η διαδικασία με την οποία τα κύτταρα διασπούν τα οργανικά μόρια, όπως η γλυκόζη, σε απλούστερα μόρια, όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό και στη διαδικασία δημιουργούν χρησιμοποιήσιμη ενέργεια με τη μορφή ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοζίνη). Το ATP είναι το καθολικό ενεργειακό νόμισμα του κυττάρου και χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία διαφόρων κυτταρικών διεργασιών. Η κυτταρική αναπνοή λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια του κυττάρου και περιλαμβάνει μια σειρά σύνθετων βιοχημικών αντιδράσεων. Η διαδικασία μπορεί να συνοψιστεί ως εξής:

γλυκόλυση: Στο κυτταρόπλασμα, η γλυκόζη χωρίζεται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού, απελευθερώνοντας μια μικρή ποσότητα ΑΤΡ στη διαδικασία.

Οξείδωση πυροσταφυλικού: Το πυροσταφυλικό από τη γλυκόλυση μεταφέρεται στα μιτοχόνδρια, όπου χωρίζεται περαιτέρω και μετατρέπεται σε ακετυλο COA.

κύκλος κιτρικού οξέος (κύκλος Krebs): Το ακετυλο CoA εισέρχεται στον κύκλο του κιτρικού οξέος, μια σειρά χημικών αντιδράσεων που οδηγούν στην απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα, στην παραγωγή ΑΤΡ, NADH (δινουκλεοτίδιο αδενίνης νικοτιναμίδης) και FADH2 (δινουκλεοτίδιο αδενίνης φλαβίνης).

Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων: Το NADH και το FADH2 από τον κύκλο του κιτρικού οξέος μεταφέρουν ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, μια σειρά πρωτεϊνικών συμπλοκών στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη. Καθώς τα ηλεκτρόνια περνούν από τα σύμπλοκα, η ενέργεια τους χρησιμοποιείται για την αντλία ιόντων υδρογόνου σε όλη τη μεμβράνη, δημιουργώντας μια κλίση πρωτονίων.

Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Η κλίση πρωτονίων που δημιουργείται από την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων δημιουργεί μια ροή ιόντων υδρογόνου πίσω στη μιτοχονδριακή μήτρα μέσω μιας δομής που ονομάζεται συνθάση ΑΤΡ. Αυτή η ροή οδηγεί τη σύνθεση του ΑΤΡ από ADP (διφωσφορική αδενοσίνη).

Μέσα από αυτές τις διεργασίες, η κυτταρική αναπνοή μετατρέπει την ενέργεια που αποθηκεύεται σε οργανικά μόρια, όπως η γλυκόζη, στην άμεση χρήση ATP. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται το ATP από το κύτταρο για την τροφοδοσία διαφόρων διεργασιών απαιτήσεων ενέργειας, συμπεριλαμβανομένης της συστολής των μυών, της μετάδοσης των νεύρων, της πρωτεϊνικής σύνθεσης και της ενεργού μεταφοράς μορίων σε όλες τις μεμβράνες.