Kandungan
Pernafasan selular adalah jumlah pelbagai cara biokimia yang digunakan oleh organisme eukariotik untuk diambil tenaga dari makanan, khususnya glukosa molekul.
Proses pernafasan sel terdiri daripada empat peringkat atau langkah asas: Glikolisis, yang berlaku dalam semua organisma, prokariotik dan eukariotik; yang reaksi jambatan, yang menetapkan tahap untuk pernafasan aerobik; dan juga Kitaran Krebs dan juga rantaian pengangkutan elektron, laluan yang bergantung kepada oksigen yang berlaku dalam urutan dalam mitokondria.
Langkah-langkah respirasi selular tidak berlaku pada kelajuan yang sama, dan set tindak balas yang sama boleh diteruskan pada kadar yang berbeza dalam organisma yang sama pada masa yang berlainan. Sebagai contoh, kadar glikolisis dalam sel-sel otot akan dijangka meningkat dengan pesat semasa sengit anaerobik senaman, yang menghasilkan "hutang oksigen," tetapi langkah-langkah pernafasan aerobik tidak mempercepatkan semangat melainkan senaman dilakukan pada tahap intensitas "bayar-seperti-kamu-pergi" aerobik.
Persamaan Pernafasan Selular
Rumusan pernafasan selular lengkap kelihatan sedikit berbeza dari sumber ke sumber, bergantung kepada apa yang penulis pilih untuk dimasukkan sebagai reaktan dan produk yang bermakna. Sebagai contoh, banyak sumber menghilangkan pembawa elektron NAD+/ NADH dan FAD2+/ FADH2 dari lembaran imbangan biokimia.
Secara keseluruhan, glukosa molekul gula enam karbon ditukarkan kepada karbon dioksida dan air dengan kehadiran oksigen menghasilkan 36 hingga 38 molekul ATP (adenosine triphosphate, "mata wang tenaga" di seluruh sel). Persamaan kimia ini diwakili oleh persamaan berikut:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 12 H2O + 36 ATP
Glikolisis
Tahap pertama pernafasan sel adalah glikolisis, yang merupakan sepuluh reaksi yang tidak memerlukan oksigen dan seterusnya berlaku di setiap sel hidup. Prokariote (daripada domain Bakteria dan Archaea, yang dahulu disebut "archaebacteria") menggunakan glikolisis hampir secara eksklusif, manakala eukariota (haiwan, kulat, prototaip dan tumbuhan) menggunakannya sebagai pengatur jadual untuk reaksi yang lebih energik menguntungkan respirasi aerobik.
Glikolisis berlaku dalam sitoplasma. Dalam "fasa pelaburan" proses itu, dua ATP digunakan sebagai dua fosfat yang ditambahkan kepada derivatif glukosa sebelum ia terbahagi kepada dua senyawa tiga-karbon. Ini berubah menjadi dua molekul pyruvate, 2 NADH dan empat ATP untuk a keuntungan bersih dua ATP.
Reaksi Jambatan
Tahap kedua respirasi selular, yang peralihan atau reaksi jambatan, mendapat perhatian yang kurang daripada seluruh respirasi selular. Akan tetapi, seperti namanya, tidak ada jalan keluar dari glikolisis kepada reaksi aerobik tanpa ia.
Dalam reaksi ini, yang berlaku di mitokondria, molekul piruvat dua dari glikolisis ditukar menjadi dua molekul asetil coenzyme A (acetyl CoA), dengan dua molekul CO2 dihasilkan sebagai sisa metabolik. Tiada ATP dihasilkan.
Kitaran Krebs
Kitaran Krebs tidak menjana banyak tenaga (dua ATP), tetapi dengan menggabungkan CoA asetil dua molekul dengan oxaloacetate molekul empat karbon, dan berbasikal produk yang terhasil melalui satu siri peralihan yang mengurangkan kembali molekul ke oksaloasetat, ia menghasilkan lapan NADH dan dua FADH2, satu lagi pembawa elektron (empat NADH dan satu FADH2 setiap molekul glukosa memasuki pernafasan sel pada glikolisis).
Molekul-molekul ini diperlukan untuk rantaian pengangkutan elektron, dan dalam proses sintesis mereka, empat lagi CO2 molekul diturunkan dari sel sebagai sisa.
Rangkaian Pengangkutan Elektron
Tahap keempat dan pernafasan selular adalah di mana penciptaan tenaga utama dilakukan. Elektron yang dibawa oleh NADH dan FADH2 ditarik dari molekul-molekul ini oleh enzim dalam membran mitokondria dan digunakan untuk memacu suatu proses yang disebut fosforilasi oksidatif, di mana suatu kecerunan elektrokimia yang dipacu oleh elektron-elektron yang dinyatakan di atas memperkuat penambahan molekul fosfat ke ADP untuk menghasilkan ATP.
Oksigen diperlukan untuk langkah ini, kerana ia adalah penerima akhir elektron dalam rantai. Ini mencipta H2O, jadi langkah ini adalah di mana air dalam persamaan pernafasan selular berasal dari.
Secara keseluruhan, 32 hingga 34 molekul ATP dihasilkan dalam langkah ini, bergantung kepada bagaimana hasil tenaga dijumlahkan. Oleh itu Pernafasan selular menghasilkan sejumlah 36 hingga 38 ATP: 2 + 2 + (32 atau 34).