Πώς τα κύτταρα απελευθερώνουν χημική ενέργεια από τα τρόφιμα;
1. Γλυκόλυση: Αυτό είναι το πρώτο στάδιο και λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Περιλαμβάνει την κατανομή της γλυκόζης (ζάχαρη) σε πυροσταφυλικό. Αυτή η διαδικασία παράγει μια μικρή ποσότητα ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη), το κύριο ενεργειακό νόμισμα του κυττάρου και το NADH (δινουκλεοτίδιο αδενίνης νικοτιναμίδης), ένας φορέας ηλεκτρονίων.
2. Κύκλος Krebs (κύκλος κιτρικού οξέος): Αυτό το στάδιο λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια, στο εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Το πυροσταφυλικό εισέρχεται στα μιτοχόνδρια και μετατρέπεται σε ακετυλο-ΟοΑ. Στη συνέχεια, το ακετυλο-ΟοΑ εισέρχεται στον κύκλο Krebs, μια σειρά αντιδράσεων που διασπούν περαιτέρω το μόριο, δημιουργώντας περισσότερα ΑΤΡ, NADH και FADH2 (δινουκλεοτίδιο αδενίνης φλαβίνης), ένας άλλος φορέας ηλεκτρονίων.
3. Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων: Αυτό το τελικό στάδιο εμφανίζεται επίσης στα μιτοχόνδρια. Οι φορείς ηλεκτρονίων NADH και FADH2 μεταφοράς ηλεκτρονίων μέσω μιας σειράς συμπλοκών πρωτεϊνών ενσωματωμένα στη μιτοχονδριακή μεμβράνη. Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείται για την αντλία πρωτονίων σε όλη τη μεμβράνη, δημιουργώντας μια κλίση πρωτονίων. Η ροή των πρωτονίων πίσω από τη μεμβράνη οδηγεί τη σύνθεση του ΑΤΡ.
Συνολικά, η κυτταρική αναπνοή μπορεί να συνοψιστεί ως εξής:
* γλυκόζη + οξυγόνο → διοξείδιο του άνθρακα + νερό + ενέργεια (ATP)
Εδώ είναι μια κατανομή της απόδοσης ενέργειας:
* γλυκόλυση: 2 ATP
* Κύκλος Krebs: 2 ATP
* Ηλεκτρονική αλυσίδα μεταφοράς: ~ 34 ATP
Σύνολο: ~ 38 Μόρια ΑΤΡ ανά μόριο γλυκόζης
Σημαντικές σημειώσεις:
* Αναερόβια αναπνοή: Όταν το οξυγόνο είναι περιορισμένο, τα κύτταρα μπορούν να χρησιμοποιήσουν μια διαδικασία που ονομάζεται αναερόβια αναπνοή, η οποία παράγει λιγότερα ΑΤΡ και παράγει υποπροϊόντα όπως το γαλακτικό οξύ.
* Άλλες πηγές τροφίμων: Τα κύτταρα μπορούν επίσης να αποκτήσουν ενέργεια από άλλες πηγές τροφίμων, όπως τα λίπη και τις πρωτεΐνες, μετατρέποντάς τα σε μόρια που μπορούν να εισέλθουν στην οδό κυτταρικής αναπνοής.
Στην ουσία, η κυτταρική αναπνοή είναι μια εξαιρετικά αποτελεσματική διαδικασία που επιτρέπει στα κύτταρα να μετατρέπουν τη χημική ενέργεια που αποθηκεύεται σε τρόφιμα σε χρησιμοποιήσιμη μορφή, ATP, η οποία εξουσιάζει όλες τις βασικές δραστηριότητες της ζωής.
