Ποια μόρια πρέπει να υπάρχουν προκειμένου να εμφανιστεί η παραγωγή ενέργειας τα μιτοχόνδρια ενός ζωικού κυττάρου;
1. Καύσιμο:
* γλυκόζη: Αυτή είναι η κύρια πηγή καυσίμου για τα περισσότερα ζωικά κύτταρα. Είναι χωρισμένο μέσω γλυκόλυσης στο κυτταρόπλασμα, δημιουργώντας πυροσταφυλικό.
* λιπαρά οξέα: Αυτές είναι σημαντικές πηγές ενέργειας, ειδικά κατά τη διάρκεια της παρατεταμένης νηστείας ή άσκησης. Καταβληθούν σε ακετυλο-ΟοΑ μέσω βήτα-οξείδωσης στα μιτοχόνδρια.
* αμινοξέα: Αν και δεν είναι το κύριο καύσιμο, τα αμινοξέα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ενέργειας υπό ορισμένες συνθήκες.
2. Οξυγόνο:
* οξυγόνο (o2): Ο τελικός δέκτης ηλεκτρονίων στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, η οποία είναι η κύρια διαδικασία στα μιτοχόνδρια για την παραγωγή ΑΤΡ. Το οξυγόνο είναι ζωτικής σημασίας για την οξειδωτική φωσφορυλίωση.
3. Μεταφορείς ηλεκτρονίων:
* nadh: Μειωμένη μορφή δινουκλεοτιδίου αδενίνης νικοτιναμιδίου, μεταφέρει ηλεκτρόνια από γλυκόλυση και κύκλο κιτρικού οξέος στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.
* fadh2: Μειωμένη μορφή δινουκλεοτιδίου αδενίνης φλαβίνης, μεταφέρει ηλεκτρόνια από τον κύκλο του κιτρικού οξέος στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.
4. Νερό:
* νερό (H2O): Ένα υποπροϊόν της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης, όπου τα ηλεκτρόνια συνδυάζονται με οξυγόνο και πρωτόνια για σχηματισμό νερού.
5. Συνένζυμα και άλλα μόρια:
* Coenzyme A (COA): Ένα κρίσιμο συστατικό στη διάσπαση των υδατανθράκων, των λιπών και των πρωτεϊνών, διευκολύνοντας τον σχηματισμό ακετυλο-ΟοΑ.
* ADP: Διφωσφορική αδενοσίνη, ένα μόριο που δέχεται μια φωσφορική ομάδα κατά τη διάρκεια της παραγωγής ΑΤΡ.
* Φωσφορικό (PI): Απαιτείται για τη φωσφορυλίωση του ADP σε ΑΤΡ.
Η διαδικασία:
Αυτά τα μόρια συνεργάζονται σε μια σύνθετη σειρά αντιδράσεων:
1. γλυκόλυση: Η γλυκόζη χωρίζεται σε πυροσταφυλικό, δημιουργώντας μια μικρή ποσότητα ΑΤΡ και NADH.
2. Κύκλος κιτρικού οξέος (κύκλος Krebs): Το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε ακετυλο-ΟοΑ και εισέρχεται στον κύκλο του κιτρικού οξέος, δημιουργώντας NADH, FADH2 και ΑΤΡ.
3. Ηλεκτρονική αλυσίδα μεταφοράς: Τα ηλεκτρόνια από NADH και FADH2 περνούν μέσω μιας σειράς συμπλεγμάτων πρωτεϊνών, απελευθερώνοντας ενέργεια για να αντλούν πρωτόνια σε όλη τη μιτοχονδριακή μεμβράνη.
4. Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Η κλίση πρωτονίων που δημιουργήθηκε στην παραγωγή αλυσίδας μεταφορών ηλεκτρονίων με την παραγωγή ενζύμου ΑΤΡ.
Χωρίς αυτά τα μόρια, οι μιτοχονδριακές διεργασίες παραγωγής ενέργειας δεν θα συνέβαιναν.
