Зміст
Усі організми використовують молекулу, яку називають глюкоза і називається процес гліколіз для задоволення деяких або всіх своїх енергетичних потреб. Для одноклітинні прокаріотичні організми, такі як бактерії, це єдиний доступний процес для генерування АТФ (аденозинтрифосфат, "енергетична валюта" клітин).
Еукаріотичні організми (тварини, рослини та гриби) мають більш досконалу клітинну техніку і можуть отримати набагато більше з молекули глюкози - насправді в п’ятнадцять разів більше АТФ. Це пояснюється тим, що ці клітини використовують клітинне дихання, яке в цілому є гліколізом плюс аеробним диханням.
Реакція з участю окисне декарбоксилювання у клітинному диханні називається мостова реакція служить центром обробки між строго анаеробними реакціями гліколізу та двома стадіями аеробного дихання, що відбуваються в мітохондріях. Цей етап мосту, більш офіційно названий окисленням піруватом, є таким необхідним.
Наближення до мосту: гліколіз
При гліколізі серія з десяти реакцій в цитоплазмі клітини перетворює глюкозу з шести вуглецевої молекули цукру на дві молекули пірувату, тривуглецевого з'єднання, при цьому утворюючи загалом дві молекули АТФ. У першій частині гліколізу, що називається інвестиційною фазою, для переміщення реакцій насправді потрібні два АТФ, тоді як у другій частині - фаза повернення, це більше ніж компенсується синтезом чотирьох молекул АТФ.
Фаза інвестицій: У глюкозі приєднана фосфатна група, яка потім переставляється у молекулу фруктози. Ця молекула, в свою чергу, додає фосфатну групу, і в результаті отримують подвійно фосфорильовану молекулу фруктози. Потім ця молекула розщеплюється і стає двома однаковими три-вуглецевими молекулами, кожна з яких має власну фосфатну групу.
Фаза повернення: Кожна з двох молекул три вуглецю має таку саму долю: до неї приєднана ще одна фосфатна група, і кожна з них використовується для отримання АТФ з АДФ (аденозиндифосфату) під час перестановки в молекулу пірувату. Ця фаза також генерує молекулу НАДГ з молекули НАД+.
Таким чином, чистий вихід енергії становить 2 АТФ на глюкозу.
Мостова реакція
Мостова реакція, яка також називається реакція переходу, складається з двох етапів. Перший - це декарбоксилювання пірувату, а друге - приєднання того, що залишилося до молекули, що називається кофермент А.
Кінець молекули пірувату являє собою подвійний зв'язок вуглецю з атомом кисню і односхильний до гідроксильної (-OH) групи. На практиці атом Н у гідроксильній групі відмежований від атома O, тому ця частина пірувату можна вважати такою, що має один атом С та два атоми O. При декарбоксилюванні це видаляється як СО2, або вуглекислий газ.
Потім залишок молекули пірувату, який називають ацетильною групою і має формулу СН3C (= O), приєднується до коферменту А в місці, раніше зайнятому карбоксильною групою пірувату. У процесі роботи НАД+ знижується до НАДГ. На молекулу глюкози мостовою реакцією є:
2 СН3C (= O) C (O) O- + 2 CoA + 2 NAD+ → 2 СН3C (= O) CoA + 2 НАДГ
Після мосту: аеробне дихання
Цикл Кребса: Місце циклу Кребса знаходиться в матриці мітохондрій (матеріал всередині мембран). Тут ацетил КоА поєднується з молекулою чотирьох вуглецю, що називається оксалоацетатом, для створення шестивуглецевої молекули, цитрату. Ця молекула з’єднується назад до оксалоацетату в кілька етапів, починаючи цикл заново.
Результат - 2 ATP разом з 8 NADH та 2 FADH2 (носії електронів) для наступного кроку.
Електронна транспортна ланцюг: Ці реакції відбуваються вздовж внутрішньої мітохондріальної мембрани, в яку вбудовані чотири спеціалізовані коферментні групи, названі Комплекс I до IV. Вони використовують енергію в електронах на NADH та FADH2 для приводу синтезу АТФ, причому кисень є кінцевим акцептором електронів.
Результатом є 32 - 34 АТФ, що забезпечує загальний вихід енергії клітинного дихання на рівні 36-38 АТФ на молекулу глюкози.