Živali, vključno z ljudmi, pridobivajo energijo iz hrane, ki jo porabijo s kompleksnim postopkom, imenovanim celično dihanje. Ta vitalna biokemijska pot poteka znotraj celic telesa in pretvori kemijsko energijo, shranjeno v hrani v uporabno energijo v obliki molekul ATP (adenozin trifosfat). Tu je poenostavljena razlaga procesa celičnega dihanja:
glikoliza (1. korak):
1. prebava :Živali zaužijejo hrano, ki vsebuje različne organske spojine, kot so ogljikovi hidrati, maščobe in beljakovine.
- Ogljikovi hidrati se razdeli na preproste sladkorje (glukoza) v ustih in tankem črevesju.
- Beljakovine se razgradijo na aminokisline, maščobe pa razgradijo na maščobne kisline in glicerol.
2. Celični vnos :Glukoza, aminokisline in maščobne kisline se prevažajo v celice.
3. razpad glikolize :
- V citoplazmi glukoza podvrže vrsto encimskih reakcij, imenovanih glikoliza.
- Glikoliza razdeli vsako molekulo glukoze na dve molekuli piruvata skupaj z majhno količino ATP (2 net molekuli ATP) in NADH (nikotinamid adenin dinukleotid), molekula energijskega nosilca.
Pyruvate obdelava (2. korak):
4. Pyruvate na acetil coa :Molekule piruvata, proizvedene v glikolizi, vstopijo v mitohondrije, energetska središča celice.
- Vsaka molekula piruvata se podvrže nadaljnji obdelavi, da tvori acetil COA (acetil koencim A), ki nosi acetilno skupino.
KREBS cikel (cikel citronske kisline) (korak 3):
5. Ennery Extraction :Acetil COA vstopi v cikel Krebs, niz kemijskih reakcij, ki se pojavijo znotraj mitohondrijev.
- V več ciklih se acetilne skupine iz acetil COA oksidirajo, sproščajo ogljikov dioksid (CO2) in ustvarjajo visokoenergijske nosilce elektronov:NADH in FADH2 (Flavin adenin dinukleotid).
Veriga za transport elektronov (4. korak):
6. Prenos elektronov :Molekule NADH in FADH2, ustvarjene v glikolizi in Krebsovi cikel, prenašajo visokoenergijske elektrone v transportno verigo elektronov, niz membransko vezanih beljakovinskih kompleksov.
- Ko se elektroni premikajo skozi verigo, se njihova energija porabi za črpanje vodikovih ionov (H+) po mitohondrijski membrani, kar ustvarja gradient.
7. Proizvodnja ATP :Vodikovi ioni (H+), ki se črpajo po membranskem toku nazaj skozi specifični beljakovinski kompleks, imenovan ATP sintaza, ki poganja sintezo molekul ATP.
- ATP sintaza deluje kot drobna turbina in pretvori energijo protonskega gradienta v kemično energijo, shranjeno v ATP.
8. Oksidativna fosforilacija :Kisik služi kot končni sprejemnik elektronov v transportni verigi elektronov, ki združuje z elektroni in vodikovimi ioni, da tvori vodo (H2O).
- Ta proces je znan kot oksidativna fosforilacija, kjer se kisik uporablja za ustvarjanje večine ATP v celičnem dihanju.
Uporaba ATP:
9. Energija za celične procese :Molekule ATP, ki nastanejo s celičnim dihanjem, so glavni vir energije za različne celične procese, kot so krčenje mišic, prenos živčnih impulzov in kemična sinteza.
- Energija, shranjena v ATP, se sprosti, ko je njegova končna fosfatna vez porušena in sprošča kemično energijo za celične aktivnosti.
Če povzamemo, je celično dihanje postopek, s katerim živali pretvorijo kemično energijo, shranjeno v hrani v molekule ATP, energijsko valuto celice. Ta zapleteni postopek vključuje glikolizo, obdelavo piruvata, KREBS cikel in transportno verigo elektronov. Celično dihanje omogoča živalim, da izvlečejo energijo iz hrane, ki jo porabijo, in jo uporabljajo za napajanje svojih celičnih funkcij in vzdrževanje življenja.