İnsanlarda Hücresel Solunum

İçerik

• Hızlı Bir Bakış
• ATP Fosfat Bağlarında Enerji Depolanır
• Glikoliz Oksidasyon Yolunu Hazırlıyor
• yer
• Krebs Sitrik Asit Çevrimi Elektron Verici Üretiyor
• Elektron Taşıma Zinciri, ATP Moleküllerinin Çoğunu Üretir
• İnsanlarda Hücresel Solunum Kompleks Prosesler ile Basit Bir Konsept

Hücresel solunumun amacı glukozu gıdadan enerjiye dönüştürmektir.

Hücreler bir dizi karmaşık kimyasal reaksiyonda glikozu parçalar ve içinde enerji depolamak için reaksiyon ürünlerini oksijenle birleştirir. adenozin trifosfat (ATP) molekülleri. ATP molekülleri hücre aktivitelerine güç vermek ve canlı organizmalar için evrensel enerji kaynağı olarak hareket etmek için kullanılır.

Hızlı Bir Bakış

İnsanlarda hücresel solunum, sindirim ve solunum sistemlerinde başlar. Yiyecekler bağırsaklarda sindirilir ve glukoza dönüştürülür. Oksijen akciğerlere emilir ve kırmızı kan hücrelerinde depolanır. Glikoz ve oksijen, enerjiye ihtiyaç duyan hücrelere ulaşmak için dolaşım sistemi yoluyla vücuda yayılır.

Hücreler enerji üretimi için dolaşım sistemindeki glikoz ve oksijeni kullanır. Atık ürünü, karbondioksiti kırmızı kan hücrelerine geri gönderirler ve karbondioksit akciğerlere atmosfere salınır.

Sindirim, solunum ve dolaşım sistemleri insan solunumunda önemli bir rol oynarken, hücresel düzeyde solunum, hücrelerin içinde ve mitokondri hücrelerin İşlem üç ayrı adıma bölünebilir:

Genel hücresel solunum reaksiyonunda, her bir glikoz molekülü üretir 36 veya 38 ATP molekülü, hücre tipine bağlı olarak. İnsanlarda hücresel solunum sürekli bir işlemdir ve sürekli bir oksijen kaynağı gerektirir. Oksijen yokluğunda, hücresel solunum işlemi glikolizde durur.

ATP Fosfat Bağlarında Enerji Depolanır

Hücre solunumunun amacı, ATP moleküllerini oksidasyon Glikoz

Örneğin, bir glikoz molekülünden 36 ATP molekülünün üretimi için hücresel solunum formülü C'dir.₆'H₁₂Ö₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O + enerji (36ATP molekülleri). ATP molekülleri üçünde enerji depolar. fosfat grubu bağları.

Hücre tarafından üretilen enerji, hücresel solunum işlemi sırasında ATP moleküllerine eklenen üçüncü fosfat grubunun bağında depolanır. Enerji gerektiğinde, üçüncü fosfat bağı kopar ve hücre kimyasal reaksiyonları için kullanılır. bir adenozin difosfat İki fosfat grubuna sahip (ADP) molekülü kalmıştır.

Hücresel solunum sırasında, oksidasyon işleminden gelen enerji, üçüncü bir fosfat grubu eklenerek ADP molekülünü tekrar ATP'ye dönüştürmek için kullanılır. ATP molekülü daha sonra, hücrenin kullanması için enerjiyi serbest bırakmak üzere bu üçüncü bağı kırmaya hazırdır.

Glikoliz Oksidasyon Yolunu Hazırlıyor

Glikolizde, altı karbonlu bir glikoz molekülü, iki tane oluşturmak üzere iki parçaya bölünür. piruvat bir dizi reaksiyondaki moleküller. Glikoz molekülü hücreye girdikten sonra, iki üç karbon yarımının her biri iki ayrı adımda iki fosfat grubu alır.

İlk önce, iki ATP molekülü fosforilatlamaktadır her birine bir fosfat grubu eklenerek glikoz molekülünün iki yarısı. Daha sonra enzimler, her biri iki fosfat grubuna sahip iki üç karbonlu molekül yarısı ile sonuçlanan, glikoz molekülünün her bir kısmına bir tane daha fosfat grubu ekler.

İki nihai ve paralel reaksiyon dizisinde, orijinal glukoz molekülünün iki fosforile edilmiş üç karbon yarısı, iki piruvat molekülünü oluşturmak için fosfat gruplarını kaybeder. Glikoz molekülünün son bölünmesi, fosfat gruplarını ADP moleküllerine eklemek ve ATP oluşturmak için kullanılan enerjiyi serbest bırakır.

Glikoz molekülünün her yarısı iki fosfat grubunu kaybeder ve piruvat molekülünü ve iki ATP molekülünü üretir.

yer

Glikoliz hücre sitozolünde gerçekleşir, ancak hücresel solunum sürecinin geri kalanı, mitokondri. Glikoliz oksijen gerektirmez, ancak piruvat mitokondriye taşındıktan sonra, tüm diğer adımlar için oksijen gerekir.

Mitokondri, oksijen ve piruvatın dış zarından girmesini sağlayan ve ardından reaksiyon ürünlerinin karbondioksit ve ATP'nin hücreye ve dolaşım sistemine girmesine izin veren enerji fabrikalarıdır.

Krebs Sitrik Asit Çevrimi Elektron Verici Üretiyor

Sitrik asit döngüsü, NADH ve FADH üreten bir dizi dairesel kimyasal reaksiyondur₂ moleküller. Bu iki bileşik, hücresel solunumun müteakip adımına girer; elektron taşıma zincirive zincirde kullanılan başlangıç ​​elektronlarını bağışlayın. Elde edilen NAD⁺ ve FAD bileşikleri, orijinal NADH ve FADH'lerine geri döndürülmek üzere sitrik asit döngüsüne geri döndürülür.₂ formlar ve geri dönüştürülmüş.

Üç karbonlu piruvat molekülleri mitokondriye girdiğinde, karbon dioksit ve iki karbonlu bir bileşik oluşturmak için karbon moleküllerinden birini kaybederler. Bu reaksiyon ürünü daha sonra oksitlenir ve koenzim A iki oluşturmak asetil CoA moleküller. Sitrik asit döngüsü boyunca, karbon bileşikleri altı karbonlu bir sitrat üretmek için dört karbonlu bir bileşiğe bağlanır.

Bir dizi reaksiyonda sitrat, karbondioksit olarak iki karbon atomunu serbest bırakır ve 3 NADH, 1 ATP ve 1 FADH üretir₂ moleküller. Sürecin sonunda, döngü orijinal dört karbonlu bileşiği yeniden oluşturur ve yeniden başlar. Tepkimeler mitokondri içersinde ve NADH ve FADH'da gerçekleşir.₂ moleküller daha sonra mitokondrinin iç zarı üzerindeki elektron taşıma zincirinde yer alır.

Elektron Taşıma Zinciri, ATP Moleküllerinin Çoğunu Üretir

Elektron taşıma zinciri dört kişiden oluşur. protein kompleksleri mitokondrinin iç zarı üzerinde bulunur. NADH, ilk protein kompleksine elektronlar bağışlarken, FADH₂ elektronlarını ikinci protein kompleksine verir. Protein kompleksleri elektronları bir dizi indirgeme-oksidasyon veya taşıma zincirinden geçirir veya redoks reaksiyonları.

Her redoks aşamasında enerji serbest bırakılır ve her protein kompleksi pompalamak için kullanır protonlar mitokondriyal zar boyunca iç ve dış zarlar arasındaki zarlar arası boşluğa girer. Elektronlar, oksijen moleküllerinin son elektron alıcıları olarak işlev gördüğü dördüncü ve son protein kompleksine geçer. İki hidrojen atomu, su molekülleri oluşturmak için bir oksijen atomu ile birleşir.

İç zar dışındaki protonların konsantrasyonu arttıkça, bir enerji gradyanı protonları, membran boyunca daha düşük proton konsantrasyonuna sahip tarafa geri çekmeye meyillidir. İç zar enzimi denir ATP sentaz protonlara, iç zardan geriye bir geçiş sunar.

Protonlar ATP sentazından geçerken, enzim ADP'yi ATP'ye değiştirmek için proton enerjisini kullanır ve proton enerjisini ATP moleküllerinde elektron taşıma zincirinden depolar.

İnsanlarda Hücresel Solunum Kompleks Prosesler ile Basit Bir Konsept

Hücresel düzeyde solunum yapan karmaşık biyolojik ve kimyasal işlemler, enzimleri, proton pompalarını ve moleküler seviyede çok karmaşık şekillerde etkileşime giren proteinleri içerir. Glikoz ve oksijen girdileri basit maddeler olsa da, enzimler ve proteinler değildir.

Glikolize, Krebs veya sitrik asit döngüsüne ve elektron transfer zincirine genel bakış, hücresel solunumun temel düzeyde nasıl çalıştığını göstermeye yardımcı olur, ancak bu aşamaların fiili çalışması çok daha karmaşıktır.

Hücresel solunum sürecini tanımlamak kavramsal düzeyde daha basittir. Vücut besinleri ve oksijeni alır ve glikozu gıdada ve oksijeni ihtiyaç duyulduğunda bireysel hücrelere dağıtır. Hücreler kimyasal enerji, karbondioksit ve su üretmek için glikoz moleküllerini oksitler.

Enerji, ATP oluşturmak üzere bir ADP molekülüne üçüncü bir fosfat grubu eklemek için kullanılır ve karbondioksit akciğerlerden atılır. Üçüncü fosfat bağından gelen ATP enerjisi, diğer hücre fonksiyonlarını güçlendirmek için kullanılır. Hücresel solunum bu şekilde diğer tüm insan faaliyetlerinin temelini oluşturur.