Co to jest metabolizm tlenowy?
Metabolizm tlenowy wykorzystuje tlen do usuwania energii z glukozy i magazynuje ją w cząsteczce biologicznej zwanej trifosforanem adenozyny (ATP). ATP jest źródłem energii ludzkiego ciała, a rozpad molekuł ATP uwalnia energię wykorzystywaną w różnych procesach biologicznych, w tym w ruchu cząsteczek przez błony. Metabolizm tlenowy jest również nazywany oddychaniem tlenowym, oddychaniem komórkowym i tlenowym oddychaniem komórkowym. Metabolizm beztlenowy jest kolejną formą metabolizmu, ale występuje bez tlenu, ale organizm ludzki nie jest zbudowany do utrzymywania oddychania beztlenowego przez długi czas, a to powoduje wielki stres.
Pierwszy etap metabolizmu tlenowego nazywa się glikolizą. Glikoliza zachodzi w cytoplazmie komórki. Złożone cukry są rozkładane na glukozę przez różne enzymy, a następnie glukoza jest dalej dzielona na dwie cząsteczki kwasu pirogronowego, zwanego inaczej pirogronianem. Energia uwalniana przez ten rozkład jest magazynowana w dwóch cząsteczkach ATP. Glikoliza jest wyjątkowa, ponieważ jest to jedyny etap metabolizmu zachodzący w cytoplazmie, a pozostałe dwa etapy zachodzą w mitochondriach.
W drugim etapie metabolizmu tlenowego, zwanym cyklem kwasu cytrynowego, dwie cząsteczki pirogronianu są wykorzystywane do tworzenia bogatych w energię cząsteczek redukujących, które są później wykorzystywane w procesie oddychania. Niektóre z tych cząsteczek można w razie potrzeby przekształcić bezpośrednio w ATP, chociaż nie zawsze tak się dzieje. Woda i dwutlenek węgla są wytwarzane jako produkty odpadowe z tego cyklu, dlatego ludzie oddychają tlenem i wydychają dwutlenek węgla. Cykl kwasu cytrynowego, podobnie jak glikoliza, daje 2 ATP.
Ostatni etap metabolizmu tlenowego nazywa się łańcuchem transportu elektronów i zachodzi na wewnętrznej błonie mitochondriów. Na tym etapie bogate w energię cząsteczki pochodzące z cyklu kwasu cytrynowego są wykorzystywane do utrzymania gradientu ładunku dodatniego, zwanego gradientem chemiosmotycznym, który jest wykorzystywany do generowania wielu cząsteczek ATP. Ten etap generuje najwięcej ATP z procesu metabolizmu tlenowego, tworząc średnio około 32 cząsteczek ATP. Po wygenerowaniu ATP przez łańcuch transportu elektronów, cząsteczki bogate w energię mogą być ponownie wykorzystane w cyklu kwasu cytrynowego.
Metabolizm tlenowy wytwarza około 36 cząsteczek ATP. Oddychanie beztlenowe generuje tylko około dziesięć procent tej ilości. Zastosowanie tlenu jest najważniejsze na końcu łańcucha transportu elektronów, ponieważ wspomaga gradient chemiosmotyczny. Istnienie metabolizmu zależnego od tlenu powoduje, że mitochondria są powszechnie znane jako siła napędowa organizmu.