Zvieratá vrátane ľudí získavajú energiu z potravy, ktoré konzumujú komplexným procesom nazývaným bunkové dýchanie. Táto životne dôležitá biochemická dráha prebieha v bunkách tela a premieňa chemickú energiu uloženú v potravinách na použiteľnú energiu vo forme molekúl ATP (adenozín trifosfátu). Tu je zjednodušené vysvetlenie procesu bunkového dýchania:
glykolýza (krok 1):
1. trávenie :Zvieratá požívajú jedlo obsahujúce rôzne organické zlúčeniny, ako sú uhľohydráty, tuky a bielkoviny.
- Sacharidy sa rozdeľujú na jednoduché cukry (glukóza) v ústach a tenkom čreve.
- Proteíny sa rozdeľujú na aminokyseliny a tuky sa rozdeľujú na mastné kyseliny a glycerol.
2. bunkový vstup :Glukóza, aminokyseliny a mastné kyseliny sa transportujú do buniek.
3. Glykolýza :
- V cytoplazme prechádza glukóza sériu enzymatických reakcií nazývaných glykolýza.
- Glykolýza rozdeľuje každú molekulu glukózy na dve molekuly pyruvátu spolu s malým množstvom ATP (2 čisté molekuly ATP) a NADH (nikotínamid adenín dinukleotid), molekula energetického nosiča.
Pyruvát spracovanie (krok 2):
4. pyruvát na acetyl coA :Molekuly pyruvátu produkované v glykolýze vstupujú do mitochondrií, energetických centier bunky.
- Každá molekula pyruvátu prechádza ďalším spracovaním za vzniku acetyl CoA (acetyl koenzým A), ktorá nesie acetylovú skupinu.
Krebs cyklus (cyklus kyseliny citrónovej) (krok 3):
5. Energia :Acetyl CoA vstupuje do cyklu Krebs, sériu chemických reakcií, ktoré sa vyskytujú v mitochondriách.
- Na viacerých cykloch sú acetylové skupiny z acetyl CoA oxidované, uvoľňujú oxid uhličitý (CO2) a vytvárajú vysokoenergetické elektrónové nosiče:NADH a FADH2 (flavinový adenín dinukleotid).
Elektrónový transportný reťazec (krok 4):
6. prenos elektrónov :Molekuly NADH a FADH2 generované v glykolýze a cyklus Krebs prenášajú vysokoenergetické elektróny do elektrónového transportného reťazca, sériu proteínových komplexov viazaných na membránu.
- Keď sa elektróny pohybujú reťazcom, ich energia sa využíva na čerpanie vodíkových iónov (H+) cez mitochondriálnu membránu, čím sa vytvára gradient.
7. ATP Production :Vodíkové ióny (H+) čerpané cez prietok membrány späť cez špecifický proteínový komplex nazývaný ATP syntázia, čo vedie k syntéze molekúl ATP.
- Syntáza ATP pôsobí ako malá turbína, ktorá premieňa energiu protónového gradientu na chemickú energiu uloženú v ATP.
8. Oxidačná fosforylácia :Kyslík slúži ako konečný elektrónový akceptor v elektrónovom transportnom reťazci, ktorý sa kombinuje s elektrónmi a vodíkovými iónmi za vzniku vody (H2O).
- Tento proces je známy ako oxidačná fosforylácia, kde sa kyslík používa na vytvorenie väčšiny ATP v bunkovom dýchaní.
ATP využitie:
9. Energia pre bunkové procesy :Molekuly ATP produkované bunkovým dýchaním sú primárnym zdrojom energie pre rôzne bunkové procesy, ako je kontrakcia svalov, prenos nervov a chemická syntéza.
- Energia uložená v ATP sa uvoľňuje, keď je jeho koncová fosfátová väzba prerušená, čím uvoľňuje chemickú energiu na bunkové aktivity.
Stručne povedané, bunkové dýchanie je proces, ktorým zvieratá premenia chemickú energiu uloženú v potravinách na molekuly ATP, energetickú menu bunky. Tento zložitý proces zahŕňa glykolýzu, spracovanie pyruvátu, cyklus Krebs a reťazec transportu elektrónov. Bunkové dýchanie umožňuje zvieratám extrahovať energiu z potravín, ktoré konzumujú, a využívajú ju na pohon svojich bunkových funkcií a udržiavanie života.