Τι είναι οι χημικές αντιδράσεις με τη μεσολάβηση ενζύμου με τις οποίες τα κύτταρα αποκτούν και χρησιμοποιούν ενέργεια;

Οι χημικές αντιδράσεις με τη μεσολάβηση του ενζύμου με τις οποίες τα κύτταρα αποκτούν και χρησιμοποιούν ενέργεια είναι συλλογικά γνωστές ως κυτταρική αναπνοή . Αυτή είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που μπορεί να χωριστεί σε τέσσερα κύρια στάδια:

1. Γλυκόλυση: Αυτό συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα και διασπά τη γλυκόζη (ζάχαρη έξι άνθρακα) σε δύο μόρια πυροσταφυλικού (μόριο τριών άνθρακα). Αυτή η διαδικασία παράγει μια μικρή ποσότητα ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη), το ενεργειακό νόμισμα των κυττάρων και το NADH (δινουκλεοτίδιο αδενίνης νικοτιναμίδης), ένας φορέας ηλεκτρονίων.

2. Οξείδωση πυροσταφυλικού: Αυτό συμβαίνει στη μιτοχονδριακή μήτρα και μετατρέπει το πυροσταφυλικό σε ακετυλο-ΟοΑ (ακετυλο-συνένζυμο Α). Αυτή η διαδικασία παράγει περισσότερα NADH.

3. Κύκλος κιτρικού οξέος (κύκλος Krebs): Αυτό συμβαίνει επίσης στη μιτοχονδριακή μήτρα και περιλαμβάνει μια σειρά αντιδράσεων που οξειδώνουν περαιτέρω ακετυλο-ΟοΑ, δημιουργώντας ΑΤΡ, NADH και FADH2 (δινουκλεοτίδιο αδενίνης φλαβίνης), ένας άλλος φορέας ηλεκτρονίων.

4. Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Αυτό συμβαίνει στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη και χρησιμοποιεί τα ηλεκτρόνια που μεταφέρονται από τα NADH και FADH2 για να οδηγήσουν την παραγωγή ΑΤΡ μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται χημειοσμίωση. Αυτή είναι η κύρια πηγή του ΑΤΡ στην κυτταρική αναπνοή.

Τα βασικά ένζυμα που εμπλέκονται σε αυτές τις διαδικασίες περιλαμβάνουν:

* γλυκόλυση: Εξοκινάση, φωσφοφοργοκινάση, πυροσταφυλική κινάση

* Οξείδωση πυροσταφυλικού: Σύμπλεγμα αφυδρογονάσης πυροσταφυλικού

* Κύκλος κιτρικού οξέος: Συνθετάση κιτρικού, ισοκιτρική αφυδρογονάση, αφυδρογονάση α-κετογλουταριού, συνθετάση ηλεκτρυλ-ΟοΑ, φουμαράση, μηλική αφυδρογονάση

* Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Συνθετάση ΑΤΡ

Συνολικά, η κυτταρική αναπνοή μπορεί να συνοψιστεί ως εξής:

* γλυκόζη + οξυγόνο → διοξείδιο του άνθρακα + νερό + ATP

Η ενέργεια που απελευθερώνεται από την κατανομή της γλυκόζης χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ΑΤΡ, η οποία στη συνέχεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία διαφόρων κυτταρικών διεργασιών, συμπεριλαμβανομένων:

* Συστολή μυών

* Σύνθεση πρωτεϊνών

* Ενεργός μεταφορά

* Κυτταρική σηματοδότηση

Σημείωση: Ενώ η γλυκόζη είναι η κύρια πηγή καυσίμου για κυτταρική αναπνοή, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν άλλα μόρια όπως τα λιπαρά οξέα και τα αμινοξέα.