Co to jest tlenowe oddychanie komórkowe?
Oddychanie komórkowe to proces, w którym cząsteczki żywności są wykorzystywane do wytwarzania energii komórkowej. Może być tlenowy, w którym obecny jest tlen, lub beztlenowy, w którym nie ma tlenu, a do napędzania procesu potrzebny jest cukier, taki jak glukoza. Tlenowe oddychanie komórkowe zwykle zachodzi w komórkach eukariotycznych, które znajdują się w roślinach i zwierzętach. Procesy metaboliczne zachodzą w małych strukturach wewnątrz komórki zwanej mitochondriami. Rozpoczynając od glukozy i kontynuując szereg reakcji chemicznych, tlenowe oddychanie komórkowe umożliwia wytwarzanie formy energii biochemicznej zwanej trifosforanem adenozyny (ATP).
Mitochondria, maleńkie narządy komórkowe lub organelle, w których zachodzi tlenowe oddychanie komórkowe, znajdują się w prawie wszystkich komórkach eukariotycznych. Komórki o większym zapotrzebowaniu na energię, takie jak komórki mózgowe, zawierają większą liczbę mitochondriów. Zanim może nastąpić tlenowe oddychanie komórkowe, wstępny etap, znany jako glikoliza, ma miejsce poza mitochondrią, w cytoplazmie komórkowej. Cytoplazma to żelopodobna substancja wypełniająca komórkę, w której znajdują się organelle, takie jak mitochondria.
Glikoliza to reakcja metaboliczna, w której glukoza rozkłada się, tworząc dwie cząsteczki kwasu pirogronowego i dwie zredukowane dinukleotydy nikotynamidoadeninowe (NADH). Ten proces jest początkowym etapem, który zachodzi w komórkach przed beztlenowym lub tlenowym oddychaniem komórkowym. Glikoliza nie wymaga tlenu i chociaż proces wykorzystuje dwie cząsteczki ATP, tworzy cztery, co daje zysk netto dwóch cząsteczek ATP. Kwas pirogronowy i NADH następnie wchodzą do mitochondrium, gdzie kwas pirogronowy przekształca się w substancję zwaną acetylo CoA. Energia jest potrzebna do transportu NADH do mitochondrium, co powoduje utratę dwóch ATP.
Następnie zachodzą dwa etapy tlenowego oddychania komórkowego, które są znane jako cykl Krebsa lub cykl kwasu cytrynowego i łańcuch transportu elektronów. Acetylo CoA wchodzi w cykl Krebsa, w którym wraz z ATP powstaje flawinowany dinukleotyd adeniny (FADH2) i NADH. FADH2 i NADH przenoszą następnie elektrony do łańcucha transportu elektronów, gdzie są one utleniane i powstaje więcej ATP. Ogólnie biorąc, biorąc pod uwagę początkową utratę dwóch ATP, reakcje zachodzące w mitochondriach wytwarzają 36 cząsteczek ATP.
Woda i dwutlenek węgla są produktami ubocznymi tlenowego oddychania komórkowego. Dwutlenek węgla łączy się z wodą, tworząc kwas węglowy, dzięki czemu krew jest bardziej kwaśna. Odgrywa to ważną rolę w utrzymaniu pH krwi. Oddychanie nieustannie usuwa dwutlenek węgla z organizmu, zapobiegając nadmiernemu zakwaszeniu krwi.