Rakuhingamine

Raku hingamine on see, mida rakud teevad suhkrute lagundamiseks, et saada energiat, mida nad saavad kasutada. Raku hingamine võtab toitu ja kasutab seda ATP loomiseks, mis on kemikaal, mida rakk kasutab energia saamiseks.

Tavaliselt kasutab see protsess hapnikku ja seda nimetatakse aeroobseks hingamiseks. Sellel on neli etappi, mida nimetatakse glükolüüsiks, Linki reaktsiooniks, Krebsi tsükliks ja elektronitranspordi ahelaks. See toodab ATP-d, mis annab energiat, mida rakud vajavad töö tegemiseks.

Kui nad ei saa piisavalt hapnikku, kasutavad rakud anaeroobset hingamist, mis ei nõua hapnikku. See protsess tekitab aga piimhapet ja ei ole nii tõhus kui hapniku kasutamisel.

Aeroobne hingamine, mis kasutab hapnikku, toodab palju rohkem energiat ja ei tekita piimhapet. Samuti toodab see jäätmetena süsihappegaasi, mis seejärel satub vereringesüsteemi. Süsihappegaas viiakse kopsudesse, kus see vahetatakse hapniku vastu.

Aeroobse rakuhingamise lihtsustatud valem on:

_C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia (ATP-na)

Selle sõnavõrdlus on:

Glükoos (suhkur) + hapnik → süsihappegaas + vesi + energia (ATP-na)

Aeroobsel rakuhingamisel on neli etappi. Iga etapp on oluline ja ei saaks toimuda ilma eelnevate etappideta. Aeroobse rakuhingamise etapid on järgmised:

Glükolüüs

Glükolüüsi käigus lagundatakse tsütoplasmas olev glükoos kaheks püruvaadi molekuliks. Selle protsessi kümme vaheühendit vajavad kümme ensüümi.

Kaks energiarikast ATP-d käivitavad protsessi.
Lõpus on kaks püruvaadi molekuli, pluss
Substraadi tase - reaktsioonis nr 7 ja 10 moodustub neli molekuli ATP-d.
Hapnikku kasutavates rakkudes kasutatakse püruvaati teises protsessis, Krebsi tsüklis, mis toodab rohkem ATP molekule.

Tsükli tootlikkus

Bioloogia õpikutes on sageli kirjas, et raku hingamise käigus saab ühe oksüdeeritud glükoosimolekuli kohta toota 38 ATP-molekuli (kaks glükolüüsist, kaks Krebsi tsüklist ja umbes 34 elektronitranspordi ahelast). Kuid tegelikult toodetakse selle protsessi käigus vähem energiat (ATP), sest lekkivate membraanide kaudu tekivad kaod. Hinnanguliselt on 29 kuni 30 ATPd ühe glükoosi kohta.

Aeroobne ainevahetus on umbes (vt eespool toodud lause) 15 korda tõhusam kui anaeroobne ainevahetus. Anaeroobne ainevahetus annab 1 mol glükoosi kohta 2 mol ATP-d. Neil on ühine algne glükolüüsi rada, kuid aeroobne ainevahetus jätkub Krebsi tsükli ja oksüdatiivse fosforüülimisega. Glükolüüsi järgsed reaktsioonid toimuvad eukarüootilistes rakkudes mitokondrites ja prokarüootilistes rakkudes tsütoplasmas.

Link reaktsioon

Glükolüüsist saadud püruvaat pumbatakse aktiivselt mitokondritesse. Püruvaadist eemaldatakse üks süsinikdioksiidi molekul ja üks vesinikumolekul (nn oksüdatiivne dekarboksülimine), et saada atsetüülrühm, mis liitub ensüümiga CoA, moodustades atsetüül-CoA. See on Krebsi tsükli jaoks hädavajalik.

Krebsi tsükkel

Atsetüül-CoA ühineb oksaloatsetaadiga, moodustades kuue süsinikuaatomiga ühendi. See on esimene samm üha korduvas Krebsi tsüklis. Kuna igast glükoosimolekulist toodetakse kaks atsetüül-CoA molekuli, on iga glükoosimolekuli kohta vaja kaks tsüklit. Seega on kahe tsükli lõpus saadused: kaks ATP-d, kuus NADH-d, kaks FADH-d ja neli CO2-d. ATP on molekul, mis kannab energiat keemilisel kujul, mida saab kasutada teistes rakuprotsessides. Seda protsessi nimetatakse ka TCA-tsükliks (trikarboksüülhappe (try-car-box-ILL-ick) tsükkel), sidrunhappe tsükliks või Krebsi tsükliks selle reaktsioonide selgitanud biokeemiku järgi.

Elektronitranspordi ahel (ETC)

See on koht, kus tehakse suurem osa ATP-st. Kõik vesinikumolekulid, mis on eelnevate etappide käigus eemaldatud (Krebsi tsükkel, Linki reaktsioon), pumbatakse mitokondri sees, kasutades energiat, mida vabastavad elektronid. Lõpuks segunevad elektronid, mis annavad energiat vesiniku pumpamiseks mitokondritesse, mõne vesiniku ja hapnikuga, et moodustada vett, ning vesiniku molekulide pumpamine lõpetatakse.

Lõpuks voolab vesinik läbi valgukanalite tagasi mitokondrite tsütoplasmasse. Vesiniku voolamise käigus tekib ADP-st ja fosfaatioonidest ATP.

Seotud leheküljed

Fotosüntees

Küsimused ja vastused

K: Mis on rakuhingamine?

V: Raku hingamine on protsess, mida rakud kasutavad suhkrute lagundamiseks ja energia saamiseks, mida nad saavad kasutada. See võtab toitu ja kasutab seda ATP loomiseks, mis on kemikaal, mida rakk kasutab energia saamiseks.

K: Millised on hingamise kaks liiki?

V: Kaks hingamise tüüpi on aeroobne hingamine ja anaeroobne hingamine. Aeroobne hingamine kasutab hapnikku ja toodab rohkem energiat kui anaeroobne hingamine, kuid ei tekita piimhapet. Anaeroobne hingamine ei kasuta hapnikku, kuid toodab selle asemel piimhapet.

K: Milline on aeroobse rakuhingamise valem?

V: Aeroobse rakuhingamise valem on C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia (ATP). Selle sõnaline valem on Glükoos (suhkur) + hapnik → süsinikdioksiid + vesi + energia (ATP-na).

K: Mitu etappi on aeroobsel rakuhingamisel?

V: Aeroobsel raku hingamisel on neli etappi - glükolüüs, Linki reaktsioon, Krebsi tsükkel ja elektronitranspordi ahel - millest igaüks on oluline ja ei saaks toimuda ilma eelneva etapita.

K: Mis juhtub aeroobse rakuhingamise käigus tekkiva süsinikdioksiidiga?

V: Aeroobse rakuhingamise käigus tekkiv süsinikdioksiid satub vereringesüsteemi, kust see liigub kopsudesse, kus see vahetatakse hapniku vastu.

K: Millist tüüpi jäätmeteke tekib anaeroobse hingamise käigus?

V: Anaeroobne hingamine toodab jäätmeteks piimhapet, samas kui aeroobne hingamine toodab jäätmeteks süsinikdioksiidi.