Sejtlégzés
A sejtlégzés az, amit a sejtek a cukrok lebontása érdekében tesznek, hogy felhasználható energiát nyerjenek. A sejtlégzés a táplálékot felveszi és ATP előállítására használja fel, amely egy olyan kémiai anyag, amelyet a sejt energiaként használ fel.
Ez a folyamat általában oxigént használ, és aerob légzésnek nevezik. Négy szakasza van, amelyeket glikolízisnek, Link-reakciónak, Krebs-ciklusnak és elektrontranszportláncnak nevezünk. Ennek során ATP keletkezik, amely biztosítja a sejtek számára a munkához szükséges energiát.
Ha nem kapnak elég oxigént, a sejtek anaerob légzést alkalmaznak, amelyhez nincs szükség oxigénre. Ez a folyamat azonban tejsavat termel, és nem olyan hatékony, mint amikor oxigént használnak.
Az aerob légzés, az a folyamat, amely oxigént használ, sokkal több energiát termel, és nem termel tejsavat. Emellett hulladéktermékként szén-dioxid is keletkezik, amely aztán a keringési rendszerbe kerül. A szén-dioxid a tüdőbe kerül, ahol oxigénre cserélődik.
Az aerob sejtlégzés egyszerűsített képlete a következő:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energia (ATP formájában)
A szóegyenlet erre a következő:
Glükóz (cukor) + oxigén → szén-dioxid + víz + energia (ATP formájában)
Az aerob sejtlégzés négy szakaszból áll. Mindegyik fontos, és nem történhetne meg az előtte lévő nélkül. Az aerob sejtlégzés lépései a következők:
Glikolízis
A glikolízis során a citoplazmában lévő glükóz két molekula piruváttá bomlik. A folyamat tíz köztes vegyületéhez tíz enzimre van szükség.
- Két energiadús ATP indítja be a folyamatot.
- A végén két piruvát molekula, valamint
- Szubsztrát szint - A 7. és 10. reakcióban négy molekula ATP keletkezik.
- Az oxigént használó sejtekben a piruvátot egy második folyamatban, a Krebs-ciklusban használják fel, amely több ATP-molekulát termel.
A ciklus termelékenysége
A biológia tankönyvekben gyakran szerepel, hogy a sejtlégzés során oxidált glükózmolekulánként 38 ATP-molekula állítható elő (kettő a glikolízisből, kettő a Krebs-ciklusból és körülbelül 34 az elektrontranszportláncból). A folyamat azonban valójában kevesebb energiát (ATP-t) termel a szivárgó membránokon keresztüli veszteségek miatt. A becslések szerint 29-30 ATP jut egy glükózra.
Az aerob anyagcsere körülbelül (lásd a fenti mondatot) 15-ször hatékonyabb, mint az anaerob anyagcsere. Az anaerob anyagcsere 2 mol ATP-t ad 1 mol glükózra. Közös a glikolízis kezdeti útvonala, de az aerob anyagcsere a Krebs-ciklussal és az oxidatív foszforilációval folytatódik. A glikolízis utáni reakciók eukarióta sejtekben a mitokondriumokban, prokarióta sejtekben pedig a citoplazmában zajlanak.
Link reakció
A glikolízisből származó piruvátot aktívan a mitokondriumokba pumpálják. A piruvátból egy szén-dioxid- és egy hidrogénmolekulát távolítanak el (ezt nevezik oxidatív dekarboxilációnak), hogy acetilcsoportot hozzanak létre, amely egy CoA nevű enzimhez csatlakozva acetil-CoA-t képez. Ez elengedhetetlen a Krebs-ciklushoz.
Krebs-ciklus
Az acetil-CoA oxalacetáttal egyesülve hat szénatomos vegyületet alkot. Ez az első lépés az állandóan ismétlődő Krebs-ciklusban. Mivel minden egyes glükózmolekulából két acetil-CoA molekula keletkezik, glükózmolekulánként két ciklusra van szükség. Ezért két ciklus végén a termékek a következők: két ATP, hat NADH, két FADH és négy CO2. Az ATP egy olyan molekula, amely kémiai formában hordozza az energiát, amelyet a sejt más folyamataiban felhasználhatunk. Ezt a folyamatot TCA-ciklusnak (trikarbonsav-ciklus (try-car-box-ILL-ick)), citromsavciklusnak vagy Krebs-ciklusnak is nevezik a reakciókat feltáró biokémikus után.
Elektrontranszportlánc (ETC)
Itt készül a legtöbb ATP. Az összes hidrogénmolekulát, amelyet az előző lépések során eltávolítottak (Krebs-ciklus, Link-reakció), a mitokondriumba pumpálják az elektronok által felszabadított energiával. Végül a hidrogén mitokondriumba történő pumpálását működtető elektronok némi hidrogénnel és oxigénnel keveredve vizet képeznek, és a hidrogénmolekulák pumpálása megszűnik.
Végül a hidrogén fehérjecsatornákon keresztül visszaáramlik a mitokondriumok citoplazmájába. A hidrogén áramlása során ADP-ből és foszfátionokból ATP keletkezik.
Kérdések és válaszok
K: Mi a sejtlégzés?
V: A sejtlégzés az a folyamat, amelynek során a sejtek cukrokat bontanak le, és felhasználható energiát nyernek. A sejt táplálékot vesz fel, és abból ATP-t hoz létre, egy vegyi anyagot, amelyet a sejt energiaként használ fel.
K: Mi a légzés két típusa?
V: A légzés két típusa az aerob légzés és az anaerob légzés. Az aerob légzés oxigént használ, és több energiát termel, mint az anaerob légzés, de nem termel tejsavat. Az anaerob légzés nem használ oxigént, de helyette tejsavat termel.
K: Mi az aerob sejtlégzés képlete?
V: Az aerob sejtlégzés képlete a következő: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia (ATP formájában). Ennek szóegyenlete: Glükóz (cukor) + oxigén → szén-dioxid + víz + energia (ATP-ként).
K: Hány szakasza van az aerob sejtlégzésnek?
V: Az aerob sejtlégzésnek négy szakasza van - a glikolízis, a Link-reakció, a Krebs-ciklus és az elektrontranszportlánc -, amelyek mindegyike fontos, és nem történhetne meg az előtte lévő nélkül.
K: Mi történik az aerob sejtlégzés során keletkező szén-dioxiddal?
V: Az aerob sejtlégzés során keletkező szén-dioxid a keringési rendszerbe kerül, ahonnan a tüdőbe jut, ahol oxigénre cserélődik.
K: Milyen típusú hulladéktermék keletkezik az anaerob légzés során?
V: Az anaerob légzés során tejsav keletkezik, míg az aerob légzés során szén-dioxid keletkezik.
