Клетъчно дишане

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Клетъчно дишане при еукариотна клетка.

Клетъчното дишане е набор от метаболитни реакции и процеси протичащи с клетките на организмите, при които биохимичната енергия от хранителните вещества се трансформира в аденозинтрифосфат (ATP) и се освобождават крайни продукти. Реакциите осъществяващи се при дишането са катаболитни и включват редокс реакции (окисление на една молекула и редукция на друга). Клетъчното дишане е ключов метид на клетката за сдобиване с с използваема форма на енергия.

Най-използваните хранителни вещества при дишането в растителните и животинските клетки са захари, аминокиселини и мастни киселини, а крайният електронен акцептор е кислородът (O2). Бактериите и археите могат да бъдат и литотрофи, като осъществяват клетъчното дишане използвайки широк набор от неорганични молекули за електронни донори и акцептори, като сяра, метални йони, метан или водород. Организмите използващи кислорода като краен акцептор на електрони при процеса на дишане се означават като аероби, докато тези използващи друг краен акцептор анаероби.[1]

Енергията освободена при процеса на клетъчно дишане се използва за синтез на АТФ и се съхранява под тази форма. Така при необходимост АТФ може да се използва за извършването на енергозависими процеси като биосинтеза, движение или активен транспорт през клетъчната мембрана.

lectron transport chain—Etc4.svg|thumb|400px|Електрон-транспортна верига в митохондии, изпомпваща протони и АТФ синтазен комплекс използващ генерирания потенциал за синтез на АТФ.]] Аеробното дишане се нуждае от от кислород за да освобождава енергия (АТФ). Въпреки че въглехидратите, мазнините и протеините могат да бъдат разградени и използвани за енергийни нужди, предпочитаната форма е глюкозата разградена при гликолизата до пируват, които влиза в митохондиите за да бъде окислен напълно в цикъла на Кребс. Продукт на този процес е АТФ (получен при фосфорилиране на субстратно ниво в гликолизата), НАДН и ФАДН2

Сумарна реакция: C6H12O6 (aq) + 6 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 6 H2O (l)
ΔG = -2880 kJ на мол C6H12O6

Отрицателното ΔG означава че процеса е екзергоничен и може да протече спонтанно.

Редукционният потенциал на НАДН и ФАДН2 се трансформира в АТФ посредством електрон-транспортна верига в която крайният акцептор на електрони е кислород. По-голяма част от АТФ синтезиран в аеробни условия се получава при процеса на окислително фосфорилиране. Това се получава като при преминаването на електроните в електрон-транспорните вериги се прехвърлят пророни към външната страна на вътрешната митохондриална мембрана, като по този начин се генерира протонен градиент. Този градиент се използва от ензимен комплекс (АТФ синтаза) разположен във вътрешната митохондриална мембрана за синтез на АТФ от аденозиндифосфат (АДФ) и фосфатна група РО4-3. Максималния брой молекули АТФ, получени при окислението на една молекула глюкоза при клетъчно дишане е 38 (2 при гликолизата, 2 от цикъла на Кребс и около 34 от електрон-транспортните вериги).[2] Все пак този максимум никога не се достига поради загуби както и необходимостта от енергия при някои етапи от процеса. Реалната печалба за клетката от една молекула глюкоза е 29-30 АТФ.[2]

Аеробния метаболизъм е 19 пъри по-ефектисен от анаеробния (при който се печелят 2 mol ATФ на 1 mol глюкоза).

Източници[редактиране | edit source]

  1. Campbell, Neil A. и др. Biology: Exploring Life. Boston, Massachusetts, Pearson Prentice Hall, 2006. ISBN 0-13-250882-6.
  2. а б The molecular machinery of Keilin's respiratory chain. // Biochemical Society Transactions 31 (Pt 6). 2003. DOI:10.1042/BST0311095. с. 1095–1105. edit