Περιεχόμενο
- Γλυκόλυση, Συνοψίζοντας
- Τα προϊόντα της γλυκόλυσης
- Οι αερόβιες αντιδράσεις της κυτταρικής αναπνοής
- Το οξυγόνο είναι απαραίτητο για τη διεξαγωγή κυτταρικής αναπνοής: Αληθινή ή ψεύτικη;
Γλυκόλυση είναι μια διαδικασία που παράγει ενέργεια χωρίς την παρουσία οξυγόνου. Εμφανίζεται σε όλα τα ζωντανά κύτταρα, από τους απλούστερους μονοκλωνικούς προκαρυώτες μέχρι τα μεγαλύτερα και βαρύτερα ζώα. Το μόνο που χρειάζεται για να συμβεί είναι η γλυκόλυση γλυκόζη, ένα ζάχαρο έξι-άνθρακα με τον τύπο C6H12Ο6, και το κυτταρόπλασμα ενός κυττάρου με πλούσια πυκνότητα γλυκολυτικών ενζύμων (ειδικές πρωτεΐνες που επιταχύνουν κατά μήκος συγκεκριμένων βιοχημικών αντιδράσεων).
Σε προκαρυωτικά, μόλις ολοκληρωθεί η γλυκόλυση, το κύτταρο έχει φθάσει το όριο παραγωγής ενέργειας. Ωστόσο, σε ευκαρυωτικά, τα οποία έχουν μιτοχόνδρια και είναι ικανά να ολοκληρώσουν την κυτταρική αναπνοή στο συμπέρασμά τους, το πυροσταφυλικό που παρασκευάζεται στη γλυκόλυση επεξεργάζεται περαιτέρω με τρόπο που στο τέλος αποδίδει περισσότερο από 15 φορές περισσότερη ενέργεια από τη γλυκόλυση από μόνη της.
Γλυκόλυση, Συνοψίζοντας
Αφού ένα μόριο γλυκόζης εισέλθει σε ένα κύτταρο, έχει αμέσως μια φωσφορική ομάδα προσαρτημένη σε έναν από τους άνθρακες του. Στη συνέχεια αναδιατάσσεται σε ένα φωσφορυλιωμένο μόριο φρουκτόζης, ένα άλλο ζάχαρο έξι-άνθρακα. Αυτό το μόριο στη συνέχεια φωσφορυλιώνεται και πάλι. Αυτά τα βήματα απαιτούν επένδυση δύο ATP.
Στη συνέχεια, το μόριο των έξι ατόμων άνθρακα χωρίζεται σε ένα ζεύγος μορίων τριών ατόμων άνθρακα, το καθένα με το δικό του φωσφορικό. Καθένα από αυτά φωσφορυλιώνεται πάλι, αποδίδοντας δύο ταυτόσημα διπλά φωσφορυλιωμένα μόρια. Καθώς αυτά μετατρέπονται σε πυροσταφυλικό (C3H4Ο3), τα τέσσερα φωσφορικά χρησιμοποιούνται για να παράγουν τέσσερα ATP, για ένα καθαρό κέρδος δύο ATP από τη γλυκόλυση.
Τα προϊόντα της γλυκόλυσης
Με την παρουσία οξυγόνου, όπως θα δούμε σύντομα, το τελικό προϊόν της γλυκόλυσης είναι 36 έως 38 μόρια ΑΤΡ, με το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα να χάνονται στο περιβάλλον στα τρία στάδια κυτταρικής αναπνοής που ακολουθούν τη γλυκόλυση.
Αλλά αν σας ζητηθεί να καταχωρήσετε τα προϊόντα της γλυκόλυσης, πλήρης στάση, η απάντηση είναι δύο μόρια πυροσταφυλικού, δύο NADH και δύο ATP.
Οι αερόβιες αντιδράσεις της κυτταρικής αναπνοής
Στα ευκαρυωτικά με επαρκή παροχή οξυγόνου, το πυροσταφυλικό που παράγεται στη γλυκόλυση μπαίνει στα μιτοχόνδρια, όπου υφίσταται μια σειρά μετασχηματισμών που τελικά παράγουν πλούτο ΑΤΡ.
Η αντίδραση μετάβασης: Τα δύο πυροσταφυλάκια τριών-άνθρακα μετατρέπονται σε ένα ζεύγος μορίων δύο-άνθρακα του ακετυλ συνένζυμο Α (ακετυλ CoA), η οποία είναι βασικός συμμετέχων σε πλήθος μεταβολικών αντιδράσεων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την απώλεια ζεύγους ανθράκων υπό μορφή διοξειδίου του άνθρακα, ή CO2 (ένα απόβλητο προϊόν στον άνθρωπο και μια πηγή τροφής για τα φυτά).
Ο κύκλος του Krebs: Ο ακετυλο CoA τώρα συνδυάζεται με ένα μόριο τεσσάρων ατόμων άνθρακα που ονομάζεται οξαλοξικό για να παράγει το μόριο των έξι ατόμων άνθρακα οξαλοξεικό. Σε μια σειρά βημάτων που αποδίδουν τους φορείς ηλεκτρονίων NADH και FADH2 μαζί με μια μικρή ποσότητα ενέργειας (δύο ATP ανά ανοδικό μόριο γλυκόζης), το κιτρικό μετατρέπεται ξανά σε οξαλοξεικό. Συνολικά τέσσερα CO2 δίνεται στο περιβάλλον στον κύκλο του Krebs.
Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων (ETC): Στη μιτοχονδριακή μεμβράνη, τα ηλεκτρόνια από NADH και FADH2 χρησιμοποιούνται για τη μόλυνση της φωσφορυλίωσης της ΑϋΡ για να δώσει ΑΤΡ, με Ο2 (μοριακό οξυγόνο) ως τον τελικό αποδέκτη ηλεκτρονίων. Αυτό παράγει 32 έως 34 ATP, και το O2 μετατρέπεται σε νερό (Η2Ο).
Το οξυγόνο είναι απαραίτητο για τη διεξαγωγή κυτταρικής αναπνοής: Αληθινή ή ψεύτικη;
Αν και δεν είναι ακριβώς μια ερώτηση τέχνασμα, αυτό απαιτεί κάποια διευκρίνιση των ορίων της ερώτησης. Η γλυκόλυση από μόνη της δεν είναι αναγκαστικά μέρος της κυτταρικής αναπνοής, όπως στους προκαρυώτες. Όμως, σε οργανισμούς που κάνουν χρήση αερόβιας αναπνοής και έτσι διεξάγουν κυτταρική αναπνοή από την αρχή μέχρι το τέλος, η γλυκόλυση είναι το πρώτο βήμα της διαδικασίας και το απαραίτητο.
Εάν λοιπόν ρωτήθηκε αν απαιτείται οξυγόνο για κάθε βήμα της κυτταρικής αναπνοής, η απάντηση είναι όχι. Αλλά αν σας ρωτηθεί εάν η κυτταρική αναπνοή, όπως ορίζεται συνήθως, απαιτεί οξυγόνο για να προχωρήσει, η απάντηση είναι οριστική ναι.