Respirație celulară
Respirația celulară este ceea ce fac celulele pentru a descompune zaharurile și a obține energie pe care o pot folosi. Respirația celulară preia alimente și le folosește pentru a crea ATP, o substanță chimică pe care celula o folosește ca sursă de energie.
De obicei, acest proces utilizează oxigenul și se numește respirație aerobă. Are patru etape cunoscute sub numele de glicoliză, reacția Link, ciclul Krebs și lanțul de transport al electronilor. Acesta produce ATP, care furnizează energia de care celulele au nevoie pentru a lucra.
Atunci când nu primesc suficient oxigen, celulele folosesc respirația anaerobă, care nu necesită oxigen. Cu toate acestea, acest proces produce acid lactic și nu este la fel de eficient ca atunci când se folosește oxigenul.
Respirația aerobă, procesul care utilizează oxigenul, produce mult mai multă energie și nu produce acid lactic. De asemenea, produce dioxid de carbon ca produs rezidual, care intră apoi în sistemul circulator. Dioxidul de carbon este dus la plămâni, unde este schimbat cu oxigen.
Formula simplificată pentru respirația celulară aerobă este:
C6H12O6 + 6O 2→ 6CO2 + 6H 2O + Energie (sub formă de ATP)
Ecuația de cuvinte pentru acest lucru este:
Glucoză (zahăr) + Oxigen → Dioxid de carbon + Apă + Energie (sub formă de ATP)
Respirația celulară aerobă are patru etape. Fiecare dintre ele este importantă și nu ar putea avea loc fără cea dinaintea ei. Etapele respirației celulare aerobe sunt:
Glicoliză
În glicoliză, glucoza din citoplasmă este descompusă în două molecule de piruvat. Sunt necesare zece enzime pentru cei zece compuși intermediari din acest proces.
- Două ATP bogate în energie pornesc procesul.
- La sfârșit se află două molecule de piruvat, plus
- Nivelul substratului - Patru molecule de ATP sunt produse în reacțiile 7 și 10.
- În celulele care utilizează oxigen, piruvatul este utilizat într-un al doilea proces, ciclul Krebs, care produce mai multe molecule de ATP.
Productivitatea ciclului
Manualele de biologie afirmă adesea că, în timpul respirației celulare, se pot obține 38 de molecule de ATP pentru fiecare moleculă de glucoză oxidată (două din glicoliză, două din ciclul Krebs și aproximativ 34 din lanțul de transport al electronilor). Cu toate acestea, procesul produce, de fapt, mai puțină energie (ATP) din cauza pierderilor prin membranele care prezintă scurgeri. Estimările sunt de 29 până la 30 ATP per glucoză.
Metabolismul aerob este de aproximativ (a se vedea fraza de mai sus) 15 ori mai eficient decât cel anaerob. Metabolismul anaerob produce 2 moli de ATP la 1 mol de glucoză. Ele au în comun calea inițială a glicolizei, dar metabolismul aerob continuă cu ciclul Krebs și fosforilarea oxidativă. Reacțiile postglicolitice au loc în mitocondrii în cazul celulelor eucariote și în citoplasmă în cazul celulelor procariote.
Reacție de legătură
Piruvatul din glicoliză este pompat activ în mitocondrii. O moleculă de dioxid de carbon și o moleculă de hidrogen sunt îndepărtate din piruvat (numită decarboxilare oxidativă) pentru a produce o grupare acetil, care se unește cu o enzimă numită CoA pentru a forma acetil CoA. Acest lucru este esențial pentru ciclul Krebs.
Ciclul Krebs
Acetil CoA se unește cu oxaloacetatul pentru a forma un compus cu șase atomi de carbon. Acesta este primul pas în ciclul Krebs, care se repetă mereu. Deoarece din fiecare moleculă de glucoză sunt produse două molecule de acetil-CoA, sunt necesare două cicluri pentru fiecare moleculă de glucoză. Prin urmare, la sfârșitul a două cicluri, produsele sunt: doi ATP, șase NADH, doi FADH și patru CO2. ATP este o moleculă care transportă energie sub formă chimică pentru a fi utilizată în alte procese celulare. Acest proces este cunoscut și sub numele de ciclul TCA (ciclul acidului tricarboxilic (try-car-box-ILL-ick)), ciclul acidului citric sau ciclul Krebs, după numele biochimistului care a elucidat reacțiile sale.
Lanțul de transport al electronilor (ETC)
Aici se produce cea mai mare parte din ATP. Toate moleculele de hidrogen care au fost îndepărtate în etapele anterioare (ciclul Krebs, reacția Link) sunt pompate în interiorul mitocondriei cu ajutorul energiei pe care o eliberează electronii. În cele din urmă, electronii care alimentează pomparea hidrogenului în mitocondrie se amestecă cu o parte din hidrogen și oxigen pentru a forma apă, iar moleculele de hidrogen încetează să mai fie pompate.
În cele din urmă, hidrogenul se întoarce în citoplasma mitocondriilor prin canale proteice. Pe măsură ce hidrogenul curge, ATP este fabricat din ADP și ioni fosfat.
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este respirația celulară?
R: Respirația celulară este procesul pe care celulele îl folosesc pentru a descompune zaharurile și a obține energie pe care o pot folosi. Aceasta preia hrana și o folosește pentru a crea ATP, o substanță chimică pe care celula o folosește pentru energie.
Î: Care sunt cele două tipuri de respirație?
R: Cele două tipuri de respirație sunt respirația aerobă și respirația anaerobă. Respirația aerobă utilizează oxigen și produce mai multă energie decât respirația anaerobă, dar nu produce acid lactic. Respirația anaerobă nu utilizează oxigen, dar produce în schimb acid lactic.
Î: Care este formula pentru respirația celulară aerobă?
R: Formula pentru respirația celulară aerobă este C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energie (sub formă de ATP). Ecuația în cuvinte pentru aceasta este: Glucoză (zahăr) + Oxigen → Dioxid de carbon + Apă + Energie (sub formă de ATP).
Î: Câte etape are respirația celulară aerobă?
R: Respirația celulară aerobă are patru etape - glicoliza, reacția Link, ciclul Krebs și lanțul de transport al electronilor - fiecare dintre acestea fiind importantă și neputând avea loc fără cea dinaintea ei.
Î: Ce se întâmplă cu dioxidul de carbon produs în timpul respirației celulare aerobe?
R: Dioxidul de carbon produs în timpul respirației celulare aerobe intră în sistemul circulator, de unde ajunge în plămâni, unde este schimbat cu oxigen.
Î: Ce tip de deșeuri produce respirația anaerobă?
R: Respirația anaerobă produce acid lactic ca deșeu, în timp ce respirația aerobă produce dioxid de carbon ca deșeu.
