Tea aeroobse hingamise määratlust ja etappe

Hingamisprotsess või üldtuntud kui hingamine on elusolendite jaoks väga oluline, eriti selleks, et säilitada nende ellujäämine, millest üks on energia saamine. Energia tootmise käigus jaguneb hingamine kaheks vormiks: aeroobne ja anaeroobne hingamine. Nende kahe peamine erinevus on nende sõltuvus hapnikust. Aeroobne hingamine on hingamisprotsess, mis nõuab hapnikku, samas kui anaeroobne hingamine ei vaja hapnikku. Sellest protsessist saadav energia aitab meid igapäevases tegevuses.

Sel korral arutame edasi aeroobse hingamise teemal, alustades mõistmisest kuni selle etappideni.

Aeroobne hingamine

Veidi hingamise kohta, hingamine on redutseerimise, oksüdeerumise ja lagunemise protsess, olenemata sellest, kas see võib kasutada hapnikku või mitte, mis muudab keerulised orgaanilised ühendid lihtsamateks ühenditeks, ja sellega kaasneb ka osa energia vabastamise protsess ATP (adenosiini trifosfaat) kujul . Selles protsessis tekkiv energia vorm pärineb keemilisest potentsiaalsest energiast keemiliste sidemete kujul.

Vahepeal võime tõlgendada aeroobset hingamist kui reaktsiooni hapnikuabi vajavate glükoosiühendite lagunemisele. Hapnikul on siin roll elektronide püüdmisel, mis seejärel reageerivad vesinikioonidega ja toodavad vett (H 2 O). See sündmus toimub meie kehas kahes kohas, nimelt tsütoplasmas (toimub glükolüüs)

Pildi allikas: genome.gov

ja mitokondrid (oksüdatiivse dekarboksüülimise progresseerumine, Krebsi tsükkel ja elektronide transport). 

Pildi allikas: tribunnewswiki.com

Aeroobse hingamise etapid

Olles teadnud, mis on aeroobne hingamine, on nüüd aeg teada, kuidas see hingamisprotsess töötab ja milliseid tulemusi saame. Alustuseks vaatame aeroobse hingamise reaktsiooni näidet, mis näeb välja selline:

C 6 H 12 O 6   + 6O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O + Energy (38 ATP)

Lisateabe saamiseks näeme järgmist tabelit:

Etapid Sisend Toode
Glükolüüs (tsütoplasma) Glükoos 2 püroviinhapet, 2 NADH, 2 ATP
Oksüdatiivne dekarboksüülimine (mitokondriaalne maatriks) 2 püroviinhape 2 atsetüül Co-A, 2 CO 2 , 2 NADH
Krebsi tsükkel (mitokondriaalmaatriks) 2 atsetüül Co-A 4 CO 2 , 6 NADH, 2 FADH 2 , 2 ATP
Elektronitransport (sisemine mitokondriaalmembraan) 10 NADH, 2 FADH 2 34 ATP, 6H 2 O

Glükolüüs

Selles protsessis laguneb glükoos (6 süsinikuaatomit) püroviinhappeks (3 süsinikuaatomit). See protsess toimub tsütoplasmas kahte tüüpi reaktsioonides: Endergonic (nõuab ATP-d) ja Exergonic (toodab ATP-d). Selles etapis toodetakse 2 ATP, 2 püroviinhapet ja 2 NADH. Saadud püroviinhapet kasutatakse koostisosana järgmises protsessis, nimelt oksüdatiivses dekarboksüülimises.

Oksüdatiivne dekarboksüülimine

Oksüdatiivset dekarboksüülimist võib nimetada ka vahereaktsiooniks, kuna oksüdatiivne dekarboksüülimine on reaktsioon enne järgmise etapi, nimelt Krebsi tsükli, sisenemist. Oksüdatiivne dekarboksüülimisprotsess toimub mitokondrites, täpselt mitokondrite maatriksis. Oksüdatiivse dekarboksüülimise protsessis saab 1 püroviinhappest 1 atsetüül Co-A.

Glükolüüsi staadiumis tekitab ühe glükoosiühendi kogus 2 püroviinhapet, mille tulemusena moodustub ka 2 atsetüül Co-A, see protsess nõuab ka koensüümi A, mis toodab NAD + -st 2 NADH.

2 atsetüül-Co-A molekuli lähevad järgmisse etappi, nimelt Krebsi tsüklisse.

Krebsi tsükkel

Seda tsüklit nimetatakse sageli ka sidrunhappetsükliks, sest selles etapis toodetakse algühendit sidrunhappe kujul. Krebsi tsükli etappide toimumise koht on mitokondrite maatriksis.

Tulemusena Krebsi tsüklis on ühend, mis toimib süsinikuskelett osutaja teiste ühendite sünteesimiseks, 3 NADH, 1 FADH 2 ja 1 ATP iga üksiku püroviinamarihape. 

Kuna eelmise substraati sisend oli 2 atsetüül Co-A iga molekuli glükoosi ühendid, saadud tulemused Krebsi tsüklis selles hingamist protsessi juures on 2 ATP, 6 NADH ja 2 FADH 2 .

Veel üks ühend, mis on moodustunud selles protsessis on CO 2 , üks pärineb moodustamise protsessis NADH NAD + mis toodab 2 tükki CO 2 , sest 2 atsetüül Co-A kasutamisel 4 CO 2 kujuneb .

Võime järeldada, et Krebsi tsükli protsessi tulemused on 2 ATP, 4 CO 2 , 6 NADH ja 2 FADH 2 . Järgmine protsess on elektronide transport, mis muudab eelmises etapis toodetud NADH ja FADH 2 ühendid ATP-ks, et keha saaks neid kasutada.

Elektronide transport

Elektronide transport ehk oksüdatiivne fosforüülimine on etapp, kus NADH ja FADH 2 muundatakse energiaks ATP kujul, et keha saaks neid kasutada. Elektronitranspordietapi toimumise koht on mitokondrites, täpselt mitokondrite sisemembraanis (cristae).

Iga 1 NADH molekuli kohta tekib 3 ATP ja iga 1 FADH 2 molekuli korral 2 ATP. Kui suur on siis tekkinud ATP kogusumma? Sellele küsimusele vastamiseks loeme koos:

Eelmistest etappidest genereeritud NADH on:

Protsess NADH arv
Glükolüüs 2 NADH
Oksüdatiivne dekarboksüülimine 2 NADH
Krebsi tsükkel 6 NADH

Eelmisest protsessist saame 10 NADH, kuna 1 NADH molekul toodab 3 ATP, siis on kogu saadud ATP:

10 NADH x 3 ATP = 30 ATP

Vahepeal summa FADH 2 , et saame Krebsi tsükkel on 2 molekulid FADH 2. Kui 1 FADH 2 molekul toodab 2 ATP-d, siis kogu ATP, mille saame FADH 2-st, on 4 ATP.

Kui lisame glükolüüsiprotsessist ja Krebsi tsüklist saadud 4 ATP, on aeroobse hingamise protsessis toodetud kogu ATP:

2 ATP + 2 ATP + 30 ATP + 4 ATP = 38 ATP

Kuid glükolüüsiprotsessis toimub tsütoplasmast järgmise protsessini liikumise protsess, nimelt elektronide transport, mis toimub mitokondrites. See ülekandeprotsess nõuab 2 ATP energiat. Seega on toodetud neto ATP 36 ATP.

Järeldus

4-st aeroobses hingamises läbitavast protsessist saame tulemuse või valemi järgmiselt:

C 6 H 12 O 6   + 6O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O + Energy (38 ATP)

Kuid tsütoplasmast mitokondritesse liikumise protsessis kasutatakse 2 ATP-d, nii et lõplik ATP-tulemus on 36 ATP, mida meie keha saab kasutada energiaallikana igapäevaseks tegevuseks. Kogu aeroobse hingamise protsess toimub meie kehas, täpsemalt rakkudes, nimelt  tsütoplasmas (toimub glükolüüs) ja mitokondrites (toimub oksüdatiivne dekarboksüülimine, krebsi tsükkel ja elektronide transport). Mis muudab glükoosi inimese keha energiaallikaks.

See on kõik aeroobse hingamise kohta, mida peaksite teadma. Kas teil on selle kohta küsimusi? Palun kirjutage oma küsimus kommentaaride veergu ja ärge unustage neid teadmisi jagada!