Celično dihanje
Celično dihanje je proces, pri katerem celice razgrajujejo sladkorje, da pridobijo energijo, ki jo lahko uporabijo. Celično dihanje sprejema hrano in jo uporablja za ustvarjanje ATP, kemične snovi, ki jo celica uporablja za energijo.
Običajno se pri tem procesu uporablja kisik in se imenuje aerobno dihanje. Ima štiri faze, znane kot glikoliza, Linkova reakcija, Krebsov cikel in veriga za prenos elektronov. Pri tem nastane ATP, ki zagotavlja energijo, ki jo celice potrebujejo za delo.
Kadar celice ne dobijo dovolj kisika, uporabijo anaerobno dihanje, ki ne potrebuje kisika. Vendar pri tem procesu nastaja mlečna kislina in ni tako učinkovit kot pri uporabi kisika.
Aerobno dihanje, pri katerem se uporablja kisik, proizvede veliko več energije in ne proizvaja mlečne kisline. Pri tem nastaja tudi ogljikov dioksid kot odpadni produkt, ki vstopa v krvni obtok. Ogljikov dioksid se prenese v pljuča, kjer se zamenja za kisik.
Poenostavljena formula za aerobno celično dihanje je:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energija (kot ATP)
Besedna enačba za to je:
Glukoza (sladkor) + kisik → ogljikov dioksid + voda + energija (kot ATP)
Aerobno celično dihanje ima štiri stopnje. Vsaka od njih je pomembna in se ne bi mogla zgoditi brez predhodne. Stopnje aerobnega celičnega dihanja so:
Glikoliza
Pri glikolizi se glukoza v citoplazmi razgradi v dve molekuli piruvata. Za deset vmesnih spojin v tem procesu je potrebnih deset encimov.
- Proces se začne z dvema energijsko bogatima ATP.
- Na koncu sta dve molekuli piruvata in
- Raven substrata - pri reakciji številka 7 in 10 nastanejo štiri molekule ATP.
- V celicah, ki uporabljajo kisik, se piruvat uporabi v drugem procesu, Krebsovem ciklu, v katerem nastane več molekul ATP.
Produktivnost cikla
V učbenikih biologije je pogosto navedeno, da lahko med celičnim dihanjem na oksidirano molekulo glukoze nastane 38 molekul ATP (dve iz glikolize, dve iz Krebsovega cikla in približno 34 iz elektronske transportne verige). Vendar pa se pri tem procesu dejansko proizvede manj energije (ATP) zaradi izgub skozi netesne membrane. Po ocenah naj bi bilo na glukozo 29 do 30 ATP.
Aerobna presnova je približno (glej zgornji stavek) 15-krat učinkovitejša od anaerobne presnove. Pri anaerobni presnovi nastane 2 mol ATP na 1 mol glukoze. Imata skupno začetno pot glikolize, vendar se aerobna presnova nadaljuje s Krebsovim ciklom in oksidativno fosforilacijo. Glikolitične reakcije potekajo v mitohondrijih evkariontskih celic in v citoplazmi prokariontskih celic.
Reakcija na povezavo
Piruvat iz glikolize se aktivno prečrpava v mitohondrije. Iz piruvata se odstranita ena molekula ogljikovega dioksida in ena molekula vodika (kar se imenuje oksidativna dekarboksilacija), pri čemer nastane acetilna skupina, ki se poveže z encimom CoA in tvori acetil CoA. To je bistvenega pomena za Krebsov cikel.
Krebsov cikel
Acetil CoA se poveže z oksaloacetatom v spojino s šestimi ogljikovimi atomi. To je prvi korak v nenehno ponavljajočem se Krebsovem ciklu. Ker iz vsake molekule glukoze nastaneta dve molekuli acetil CoA, sta za vsako molekulo glukoze potrebna dva cikla. Zato so na koncu dveh ciklov naslednji produkti: dva ATP, šest NADH, dva FADH in štirje CO2. ATP je molekula, ki v kemični obliki prenaša energijo, ki se uporabi v drugih celičnih procesih. Ta proces je znan tudi kot cikel TCA (cikel trikarboksilne (try-car-box-ILL-ick) kisline), cikel citronske kisline ali Krebsov cikel po biokemiku, ki je pojasnil njegove reakcije.
Elektronska transportna veriga (ETC)
Tu nastane večina ATP. Vse molekule vodika, ki so bile odstranjene v prejšnjih korakih (Krebsov cikel, Linkova reakcija), se s pomočjo energije, ki jo sproščajo elektroni, prečrpajo v mitohondrije. Sčasoma se elektroni, ki poganjajo črpanje vodika v mitohondrije, zmešajo z nekaj vodika in kisika ter tvorijo vodo, molekule vodika pa se prenehajo črpati.
Na koncu se vodik prek beljakovinskih kanalov vrne v citoplazmo mitohondrijev. Pri pretoku vodika se iz ADP in fosfatnih ionov tvori ATP.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je celično dihanje?
O: Celično dihanje je proces, ki ga celice uporabljajo za razgradnjo sladkorjev in pridobivanje energije, ki jo lahko uporabijo. Vključuje hrano in jo uporablja za ustvarjanje ATP, kemične snovi, ki jo celica uporablja za energijo.
V: Kateri sta dve vrsti dihanja?
O: Dve vrsti dihanja sta aerobno in anaerobno dihanje. Aerobno dihanje uporablja kisik in proizvede več energije kot anaerobno dihanje, vendar pri tem ne nastaja mlečna kislina. Anaerobno dihanje ne uporablja kisika, temveč proizvaja mlečno kislino.
V: Kakšna je formula za aerobno celično dihanje?
O: Formula za aerobno celično dihanje je C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energija (kot ATP). Besedna enačba za to je glukoza (sladkor) + kisik → ogljikov dioksid + voda + energija (kot ATP).
V: Koliko stopenj ima aerobno celično dihanje?
O: Aerobno celično dihanje ima štiri stopnje - glikolizo, Linkovo reakcijo, Krebsov cikel in elektronsko transportno verigo - od katerih je vsaka pomembna in se ne bi mogla zgoditi brez predhodne.
V: Kaj se zgodi z ogljikovim dioksidom, ki nastane med aerobnim celičnim dihanjem?
O: Ogljikov dioksid, ki nastane med aerobnim celičnim dihanjem, vstopi v krvni obtok, od koder potuje v pljuča, kjer se zamenja za kisik.
V: Katera vrsta odpadnih snovi nastaja pri anaerobnem dihanju?
O: Pri anaerobnem dihanju nastaja mlečna kislina kot odpadni produkt, pri aerobnem dihanju pa ogljikov dioksid kot odpadni produkt.
