Sisu
Kõik organismid kasutavad molekuli nimega glükoos ja protsess nimega glükolüüs nende energiavajaduse osaliseks või täielikuks rahuldamiseks. Üherakuliste prokarüootiliste organismide, näiteks bakterite puhul on see ainus ATP (adenosiintrifosfaat, rakkude "energiavaluuta") genereerimiseks saadaolev protsess.
Eukarüootsetel organismidel (loomadel, taimedel ja seentel) on keerukamad rakulised seadmed ja nad saavad glükoosi molekulist palju rohkem välja - tegelikult üle viieteistkümne korra rohkem ATP-d. Selle põhjuseks on asjaolu, et need rakud kasutavad rakulist hingamist, mis tervikuna on glükolüüs ja aeroobne hingamine.
Reaktsioon, mis hõlmab oksüdatiivne dekarboksüleerimine rakulises hingamises, mida nimetatakse sillareaktsioon toimib töötlemiskeskusena glükolüüsi rangelt anaeroobsete reaktsioonide ja mitokondrites esineva aeroobse hingamise kahe etapi vahel. See sillaetapp, mida ametlikumalt nimetatakse püruvaadi oksüdatsiooniks, on seega hädavajalik.
Läheneb sillale: glükolüüs
Glükolüüsi käigus muundab raku tsütoplasmas olev kümme reaktsiooni seeria kuue süsiniku suhkru molekuli glükoosist kaheks püruvaadi molekuliks - kolme süsiniku ühendiks, saades samal ajal kokku kaks ATP molekuli. Glükolüüsi esimeses osas, mida nimetatakse investeerimisfaasiks, on reaktsioonide kulgemiseks tegelikult vaja kahte ATP-d, teises osas - tagasivoolufaasi - aga seda enam kui nelja ATP-molekuli süntees kompenseerib.
Investeerimisfaas: Glükoosil on kinnitatud fosfaatrühm ja seejärel viiakse see ümber fruktoosimolekuliks. Sellele molekulile on omakorda lisatud fosfaatrühma ja tulemuseks on kahekordselt fosforüülitud fruktoosimolekul. Seejärel see molekul lõhestatakse ja sellest saab kaks identset kolme süsiniku molekuli, millel kõigil on oma fosfaatrühm.
Tagastamise faas: Mõlemal kahel kolme süsiniku molekulil on sama saatus: Sellele on kinnitatud teine fosfaatrühm ja mõlemat neist kasutatakse ATP valmistamiseks ADP-st (adenosiindifosfaat), samal ajal neid ümber muutes püruvaatmolekuliks. See faas genereerib NADH-i molekulist ka NADH-i molekuli+.
Netoenergia saagis on seega 2 ATP glükoosi kohta.
Sillareaktsioon
Sillareaktsioon, mida nimetatakse ka üleminekureaktsioonkoosneb kahest etapist. Esimene neist on dekarboksüülimine püruvaadi ja teine on selle kinnitamine molekulile, mida nimetatakse koensüüm A.
Püruvaadi molekuli ots on süsiniku kaksiksidemega hapnikuaatomiga ja ühekordselt seotud hüdroksüül (-OH) rühmaga. Praktikas on H-aatom hüdroksüülrühmas eraldatud O-aatomist, seega võib selle püruvaadi osa puhul arvata, et sellel on üks C-aatom ja kaks O-aatomit. Dekarboksüülimisel eemaldatakse see CO-na2või süsinikdioksiid.
Seejärel oli püruvaadi molekuli jäänus, mida nimetatakse atsetüülrühmaks ja mille valem on CH3C (= O) liitub koensüümiga A selles kohas, mida varem hõivas püruvaadi karboksüülrühm. Protsessis NAD+ taandatakse NADH-le. Glükoosi molekuli kohta on sildreaktsioon:
2 CH3C (= O) C (O) O- + 2 CoA + 2 NAD+ → 2 CH3C (= O) CoA + 2 NADH
Pärast silda: aeroobne hingamine
Krebsi tsükkel: Krebsi tsükli asukoht asub mitokondrite maatriksis (membraanide sees olev materjal). Siin ühendab atsetüül-CoA nelja süsiniku molekuliga, mida nimetatakse oksaloatsetaadiks, et saada kuue süsiniku molekul tsitraat. See molekul liigutatakse etappide kaupa tagasi oksaloatsetaadiks, alustades tsüklit uuesti.
Tulemuseks on 2 ATP koos 8 NADH ja 2 FADH-ga2 (elektronkandjad) järgmiseks etapiks.
Elektronide transpordiahel: Need reaktsioonid toimuvad piki sisemist mitokondriaalset membraani, millesse on manustatud neli spetsiaalset koensüümide rühma, mida nimetatakse kompleksiks I kuni IV. Need kasutavad AAD-i sünteesi juhtimiseks NADH- ja FADH2-elektronide energiat, hapniku abil on viimane elektronide aktseptor.
Tulemuseks on 32 kuni 34 ATP, mis muudab rakuhingamise üldise energiasaagi väärtuseks 36 kuni 38 ATP glükoosi molekuli kohta.