Клетъчното дишане, биология
Клетъчното дишане - е окисляването на органични вещества в клетката, което води до синтезира молекулата АТР. Суровината (субстрат) обикновено служи като въглехидрати, мазнини по-малко, и дори по-редки протеини. Най-голямо количество АТР молекули дава кислород оксидиране, минимално - окисление на други вещества и електронен трансфер.
Въглехидрати или полизахариди, преди да се използва като субстрат на клетъчното дишане да се разложи монозахариди. Тъй като нишесте в растенията и гликоген в животни хидролизира до глюкоза.
Глюкозата е основният източник на енергия за почти всички клетки на живите организми.
Първият етап на окисление на глюкоза - гликолиза. То не изисква кислород и се характеризира както от аеробни и анаеробни дишането.
биологичното окисляване
Клетъчното дишане включва множество редокс реакции, в които водородът се движат и електрони от едно от съединенията (или атоми) до друга. Когато губят атом електрон настъпва му окисляване; електрон присъединяване - възстановяване. Окислители - донор и възстановяване - водород и електронен акцептор. Redox реакции в живите организми са известни като биологично окисляване, или клетъчното дишане.
Обикновено, окислителни реакции възникват при освобождаването на енергия. Причината за това се крие в законите на физиката. Електроните в органични молекули се окисляват по-високо енергийно ниво от реакционните продукти. Електроните преминават от по-висока към по-ниско ниво на енергия, се освобождава енергия. Клетката е в състояние да го оправи в оковите на ATP молекули - универсалната "горивото" на живите.
Най-често естествено краен акцептор на електрони е кислород, който се извлича. В аеробни дишане в резултат на пълно окисление на органични вещества се образуват въглероден диоксид и вода.
Биологични окисляването протича по стъпка, и включва много ензими и съединения прехвърляне на електрони. Когато електрони се преместват постепенно окисление на агент за прехвърляне верига. В определени етапи на веригата се освобождава части на енергия, достатъчна за синтеза на АТФ от АДФ и фосфорна киселина.
Биологичното окисление е доста ефективен в сравнение с различни двигатели. Около половината от енергията, освободена в края на краищата е фиксирана на високо енергийни връзки на АТФ. Друга част от енергията се разсейва като топлина. След етапа на окисление, топлинната енергия се освобождава постепенно и не уврежда клетките. В същото време, тя служи за поддържане на постоянна телесна температура.
Различните етапи на клетъчното дишане в аеробни еукариотна възникнат
в матрицата на митохондриите - цикъла на Кребс. или цикъл трикарбоксилна киселина,
върху вътрешната мембрана на митохондриите - окислително фосфорилиране. или респираторна верига.
На всеки един от тези етапи се синтезира от ADP ATP, най-много в последната. Кислород като окислител се използва само на етапа на окислително фосфорилиране.
Общо аеробни реакция дишане е както следва.
Дихателната верига: 12H2 + 6O2 → 12H2 О + 34ATF
Така биологичното окисляване на една молекула глюкоза дава 38 молекули АТР. В действителност, тя често е по-малко.
анаеробно дишане
Повечето анаеробни бактерии - са микроорганизми. Въпреки това, организми, които използват анаеробно дишане са и мая, редица паразитни червеи. Капацитет за анаеробно дишане също притежават някои тъкани. Например, мускулни клетки, които могат понякога да изпитват липса на кислород.
В анаеробно дишане в окислителни реакции на водороден акцептор NAD не предава водородът евентуално да кислород, който в този случай.
Както може да се използва акцептор на водород пирогроздена киселина, образувана по време на гликолиза.
В дрожди, пируватът се ферментира до етанол (алкохолна ферментация). В реакциите на процеса оформени като въглероден диоксид и NAD използва:
СН3 COCOOH (пируват) → СН3 СНО (ацеталдехид) + CO2
Млечна ферментация се среща в животински клетки, изпитват временна липса на кислород, както и броя на бактерии:
СН3 COCOOH + NAD · Н2 → СН3 CHOHCOOH (млечна киселина) + NAD
И двете ферментация не дава ATP. Енергията в този случай дава само гликолиза, и това е само две ATP молекули. Една значителна част от енергията на глюкоза и не се изхвърля. Ето защо, анаеробно дишане се смята за недействителен.