Soluhengitys
Soluhengitys on solujen toimintaa, jossa ne hajottavat sokereita saadakseen energiaa, jota ne voivat käyttää. Soluhengitys ottaa ravintoa ja käyttää sitä ATP:n tuottamiseen, joka on kemikaali, jota solu käyttää energiaksi.
Yleensä tämä prosessi käyttää happea, ja sitä kutsutaan aerobiseksi hengitykseksi. Siinä on neljä vaihetta, jotka tunnetaan nimillä glykolyysi, Linkin reaktio, Krebsin sykli ja elektroninsiirtoketju. Tämä tuottaa ATP:tä, joka tuottaa solujen tarvitsemaa energiaa työn tekemiseen.
Kun solut eivät saa riittävästi happea, ne käyttävät anaerobista hengitystä, joka ei vaadi happea. Tämä prosessi tuottaa kuitenkin maitohappoa, eikä se ole yhtä tehokas kuin happea käytettäessä.
Happea käyttävä aerobinen hengitys tuottaa paljon enemmän energiaa eikä tuota maitohappoa. Se tuottaa myös hiilidioksidia jätetuotteena, joka sitten kulkeutuu verenkiertojärjestelmään. Hiilidioksidi kulkeutuu keuhkoihin, jossa se vaihdetaan hapeksi.
Aerobisen soluhengityksen yksinkertaistettu kaava on:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia (ATP:nä)
Tämän sanayhtälö on:
Glukoosi (sokeri) + Happi → Hiilidioksidi + Vesi + Energia (ATP:nä).
Aerobisessa soluhengityksessä on neljä vaihetta. Jokainen vaihe on tärkeä, eikä se voisi tapahtua ilman edeltävää vaihetta. Aerobisen soluhengityksen vaiheet ovat seuraavat:
Glykolyysi
Glykolyysissä sytoplasmassa oleva glukoosi hajoaa kahdeksi molekyyliksi pyruvaattia. Tässä prosessissa tarvitaan kymmenen entsyymiä kymmenen väliyhdisteen tuottamiseen.
- Kaksi energiapitoista ATP:tä käynnistää prosessin.
- Lopussa on kaksi pyruviittimolekyyliä sekä
- Substraattitaso - Reaktioissa 7 ja 10 muodostuu neljä molekyyliä ATP:tä.
- Happea käyttävissä soluissa pyruvati käytetään toisessa prosessissa, Krebsin syklissä, jossa tuotetaan lisää ATP-molekyylejä.
Syklin tuottavuus
Biologian oppikirjoissa sanotaan usein, että soluhengityksen aikana hapettunutta glukoosimolekyyliä kohti voidaan valmistaa 38 ATP-molekyyliä (kaksi glykolyysistä, kaksi Krebsin syklistä ja noin 34 elektroninsiirtoketjusta). Prosessi tuottaa kuitenkin todellisuudessa vähemmän energiaa (ATP:tä), koska kalvojen vuotamisen kautta syntyy häviöitä. Arviot ovat 29-30 ATP:tä glukoosia kohti.
Aerobinen aineenvaihdunta on noin (ks. edellä oleva lause) 15 kertaa tehokkaampaa kuin anaerobinen aineenvaihdunta. Anaerobinen aineenvaihdunta tuottaa 2 mol ATP:tä 1 mol glukoosia kohti. Niillä on yhteinen glykolyysin alkutie, mutta aerobinen aineenvaihdunta jatkuu Krebsin syklillä ja hapettuvalla fosforylaatiolla. Glykolyyttisten reaktioiden jälkeiset reaktiot tapahtuvat eukaryoottisoluissa mitokondrioissa ja prokaryoottisoluissa sytoplasmassa.
Linkin reaktio
Glykolyysistä peräisin oleva pyruvaatti pumpataan aktiivisesti mitokondrioihin. Pyruvaatista poistetaan yksi hiilidioksidimolekyyli ja yksi vetymolekyyli (tätä kutsutaan oksidatiiviseksi dekarboksylaatioksi), jolloin syntyy asetyyliryhmä, joka yhdistyy CoA-nimiseen entsyymiin muodostaen asetyyli-CoA:ta. Tämä on välttämätöntä Krebsin syklin kannalta.
Krebsin sykli
AsetyylikoA yhdistyy oksaloasetaatin kanssa muodostaen yhdisteen, jossa on kuusi hiiliatomia. Tämä on ensimmäinen vaihe jatkuvasti toistuvassa Krebsin syklissä. Koska jokaisesta glukoosimolekyylistä tuotetaan kaksi asetyyli-CoA-molekyyliä, tarvitaan kaksi sykliä yhtä glukoosimolekyyliä kohti. Näin ollen kahden syklin päätteeksi tuotteet ovat: kaksi ATP:tä, kuusi NADH:ta, kaksi FADH:ta ja neljä CO2:ta. ATP on molekyyli, joka kuljettaa energiaa kemiallisessa muodossa käytettäväksi muissa soluprosesseissa. Tämä prosessi tunnetaan myös nimellä TCA-kierto (trikarboksyylihappokierto), sitruunahappokierto tai Krebsin kierto sen reaktiot selvittäneen biokemistin mukaan.
Elektroninkuljetusketju (ETC)
Täällä valmistetaan suurin osa ATP:stä. Kaikki vetymolekyylit, jotka on poistettu aiemmissa vaiheissa (Krebsin sykli, Linkin reaktio), pumpataan mitokondrioiden sisälle käyttämällä elektronien vapauttamaa energiaa. Lopulta vedyn pumppaamista mitokondrioon ohjaavat elektronit sekoittuvat vetyyn ja happiin muodostaen vettä, ja vetymolekyylien pumppaaminen loppuu.
Lopulta vety virtaa takaisin mitokondrioiden sytoplasmaan proteiinikanavien kautta. Kun vety virtaa, ADP:stä ja fosfaatti-ioneista muodostuu ATP:tä.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on soluhengitys?
V: Soluhengitys on prosessi, jonka avulla solut hajottavat sokereita ja saavat käyttökelpoista energiaa. Se ottaa ravintoa ja käyttää sitä ATP:n tuottamiseen, joka on kemikaali, jota solu käyttää energiaksi.
K: Mitä kahta tyyppiä hengitys on?
V: Hengityksen kaksi tyyppiä ovat aerobinen hengitys ja anaerobinen hengitys. Aerobinen hengitys käyttää happea ja tuottaa enemmän energiaa kuin anaerobinen hengitys, mutta se ei tuota maitohappoa. Anaerobinen hengitys ei käytä happea, mutta tuottaa sen sijaan maitohappoa.
K: Mikä on aerobisen soluhengityksen kaava?
V: Aerobisen soluhengityksen kaava on C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia (ATP:nä). Sanallinen yhtälö tälle on Glukoosi (sokeri) + Happi → Hiilidioksidi + Vesi + Energia (ATP:nä).
Kysymys: Kuinka monta vaihetta aerobisessa soluhengityksessä on?
V: Aerobisessa soluhengityksessä on neljä vaihetta - glykolyysi, Linkin reaktio, Krebsin sykli ja elektroninkuljetusketju - joista jokainen on tärkeä eikä voisi tapahtua ilman edeltävää vaihetta.
K: Mitä tapahtuu aerobisen soluhengityksen aikana syntyvälle hiilidioksidille?
V: Aerobisen soluhengityksen aikana syntyvä hiilidioksidi kulkeutuu verenkiertojärjestelmään, josta se kulkeutuu keuhkoihin, jossa se vaihdetaan hapeksi.
Kysymys: Minkälaista jätetuotetta anaerobinen hengitys tuottaa?
V: Anaerobinen hengitys tuottaa maitohappoa jätetuotteena, kun taas aerobinen hengitys tuottaa hiilidioksidia jätetuotteena.
