Zvířata, včetně lidí, získávají energii z potravy, které konzumují prostřednictvím složitého procesu zvaného buněčné dýchání. Tato životně důležitá biochemická dráha probíhá v buňkách těla a přeměňuje chemickou energii uloženou v potravě do využitelné energie ve formě molekul ATP (adenosin triphosfát). Zde je zjednodušené vysvětlení procesu buněčného dýchání:
glykolýza (krok 1):
1. trávení :Zvířata požívají jídlo obsahující různé organické sloučeniny, jako jsou uhlohydráty, tuky a proteiny.
- Sacharidy jsou rozděleny na jednoduché cukry (glukóza) v ústech a tenkém střevě.
- Proteiny jsou rozděleny na aminokyseliny a tuky se rozdělují na mastné kyseliny a glycerol.
2. buněčný vstup :Glukóza, aminokyseliny a mastné kyseliny jsou transportovány do buněk.
3. rozklad glykolýzy :
- V cytoplazmě podléhá glukóze řadu enzymatických reakcí zvaných glykolýza.
- Glykolýza rozděluje každou molekulu glukózy na dvě pyruvátové molekuly spolu s malým množstvím ATP (2 čisté ATP molekuly) a NADH (nikotinamid adenin dinukleotid), molekulou energetického nosného.
zpracování pyruvátu (krok 2):
4. Pyruvát na acetyl coa :Pyruvátové molekuly produkované v glykolýze vstupují do mitochondrií, energetických středisek buňky.
- Každá molekula pyruvátu podléhá dalšímu zpracování za vzniku acetyl CoA (acetyl koenzym A), která nese acetylovou skupinu.
Krebs Cycle (cyklus kyseliny citronové) (Krok 3):
5. Extrakce energie :Acetyl CoA vstupuje do cyklu Krebs, řadu chemických reakcí, které se vyskytují v mitochondriích.
- Během několika cyklů jsou acetylové skupiny z acetyl CoA oxidovány, uvolňují oxid uhličitý (CO2) a vytvářejí nosiče elektronů s vysokou energií:NADH a FADH2 (flavin adenin dinukleotid).
řetězec transportu elektronů (krok 4):
6. přenos elektronů :NADH a FADH2 molekuly generované v glykolýze a cyklus KREBS nesou vysoce energetické elektrony do řetězce transportu elektronů, řady proteinových komplexů vázaných na membránu.
- Když se elektrony pohybují řetězcem, jejich energie se používá k čerpání vodíkových iontů (H+) přes mitochondriální membránu a vytváří gradient.
7. ATP Produkce :Vodíkové ionty (H+) čerpané přes membránovou toku zpět prostřednictvím specifického proteinového komplexu zvaného ATP syntáza, což řídí syntézu molekul ATP.
- ATP syntáza působí jako malá turbína a přeměňuje energii protonového gradientu na chemickou energii uloženou v ATP.
8. oxidační fosforylace :Kyslík slouží jako konečný akceptor elektronů v řetězci transportu elektronů a kombinuje s elektrony a ionty vodíku za vzniku vody (H2O).
- Tento proces je známý jako oxidační fosforylace, kde se kyslík používá k vytvoření většiny ATP v buněčném dýchání.
využití ATP:
9. energie pro buněčné procesy :Molekuly ATP produkované buněčným dýcháním jsou primárním zdrojem energie pro různé buněčné procesy, jako je kontrakce svalů, přenos nervového impulsu a chemická syntéza.
- Energie uložená v ATP se uvolňuje, když je její koncová fosfátová vazba narušena a uvolňuje chemickou energii pro buněčné aktivity.
Stručně řečeno, buněčné dýchání je proces, kterým zvířata převádějí chemickou energii uloženou v potravinách na molekuly ATP, energetickou měnu buňky. Tento složitý proces zahrnuje glykolýzu, zpracování pyruvátu, cyklus Krebs a řetězec transportu elektronů. Buněčné dýchání umožňuje zvířatům extrahovat energii z potravy, které konzumují, a využívat ji k napájení jejich buněčných funkcí a udržovat život.