Andningen (Biologi) - Studi.se (Maj 2024)
Cellulär andning, processen genom vilken organismer kombinerar syre med livsmedelsmolekyler, som leder den kemiska energin i dessa ämnen till livslånga aktiviteter och kasserar, som avfallsprodukter, koldioxid och vatten. Organismer som inte är beroende av syre försämrar livsmedel i en process som kallas jäsning. (För längre behandlingar av olika aspekter av cellulär andning, se tricarboxylsyracykel och metabolism.)
alger: Cellulär andning
Cellulär andning i alger, som i alla organismer, är processen genom vilken matmolekyler metaboliseras för att erhålla kemiska
Mitokondriernas roll
Ett mål för nedbrytningen av livsmedel är att konvertera energin i kemiska bindningar till den energirika föreningen adenosintrifosfat (ATP), som fångar upp den kemiska energin som erhålls från nedbrytningen av matmolekyler och frigör den för att driva andra cellulära processer. I eukaryota celler (det vill säga alla celler eller organismer som har en klart definierad kärna och membranbundna organeller) finns enzymerna som katalyserar de enskilda stegen som är involverade i respiration och energibesparing i mycket organiserade stavformade fack som kallas mitokondrier. I mikroorganismer förekommer enzymerna som komponenter i cellmembranet. En levercell har cirka 1 000 mitokondrier; stora äggceller från vissa ryggradsdjur har upp till 200 000.
Huvudsakliga metaboliska processer
Biologer skiljer sig något med avseende på namn, beskrivningar och antalet stadier av cellulär andning. Den övergripande processen kan emellertid destilleras i tre huvudsakliga metabola stadier eller steg: glykolys, trikarboxylsyracykeln (TCA-cykel) och oxidativ fosforylering (andningskedjefosforylering).
glycolysis
Glykolys (som också är känd som den glykolytiska vägen eller Embden-Meyerhof-Parnas-vägen) är en sekvens av 10 kemiska reaktioner som äger rum i de flesta celler som bryter ner en glukosmolekyl i två pyruvat (pyruvinsyra) molekyler. Energi som frigörs under nedbrytningen av glukos och andra organiska bränslemolekyler från kolhydrater, fetter och proteiner under glykolys fångas och lagras i ATP. Dessutom omvandlas föreningen nikotinamidadenindinukleotid (NAD +) till NADH under detta steg (se nedan). Pyruvatmolekyler producerade under glykolys kommer sedan in i mitokondrierna, där de omvandlas var och en till en förening känd som acetylkoenzym A, som sedan går in i TCA-cykeln. (Vissa källor anser omvandlingen av pyruvat till acetylkoenzym A som ett distinkt steg, kallad pyruvatoxidation eller övergångsreaktionen, i processen med cellulär andning.)
Trikarboxylsyracykel
TCA-cykeln (som också kallas Krebs, eller citronsyra, cykel) spelar en central roll i nedbrytningen, eller katabolismen, av organiska bränslemolekyler. Cykeln består av åtta steg katalyserade av åtta olika enzymer som producerar energi i flera olika stadier. Det mesta av energin som erhållits från TCA-cykeln fångas emellertid upp av föreningarna NAD + och flavinadenindinukleotid (FAD) och omvandlas senare till ATP. Produkterna från en enda vändning av TCA-cykeln består av tre NAD + -molekyler, vilka reduceras (genom processen att tillsätta väte, H +) till samma antal NADH-molekyler, och en FAD-molekyl, som på liknande sätt reduceras till en enda FADH 2- molekyl. Dessa molekyler fortsätter att driva det tredje steget i cellulär andning, medan koldioxid, som också produceras av TCA-cykeln, släpps som en avfallsprodukt.
Oxidativ fosforylering
I det oxidativa fosforyleringssteget tillhandahåller varje par väteatomer som tas bort från NADH och FADH 2 ett par elektroner som - genom verkan av en serie järnhaltiga hemoproteiner, cytokromerna - så småningom reducerar en syreatom för att bilda vatten. 1951 upptäcktes att överföringen av ett par elektroner till syre resulterar i bildandet av tre molekyler av ATP.
Oxidativ fosforylering är den viktigaste mekanismen genom vilken de stora mängderna energi i livsmedel bevaras och görs tillgängliga för cellen. Serien med steg genom vilka elektroner flyter till syre tillåter en gradvis sänkning av elektronerna. Denna del av det oxidativa fosforyleringssteget kallas ibland elektrontransportkedjan. Vissa beskrivningar av cellulär andning som fokuserar på vikten av elektrontransportkedjan har ändrat namnet på det oxidativa fosforyleringssteget till elektrontransportkedjan.
