Ћелијско дисање

Ћелијско дисање (енгл. cellular respiration) је процес у којем се хемијске везе из молекула богатих енергијом, као што је глукоза, претварају у енергију за животне процесе. Оксидација органских молекула - на пример у логорској ватри - је егзотермна реакција која брзо производи велике количине енергије. Једначина оксидације глукозе је:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + Произведена енергија (2830 kJ)

У ватри се неконтролисано ослобађа огромна енергија у облику светлости и топлоте. Ћелијско дисање је исти процес, који се одвија постепено, у неколико корака, а чији је резултат претварање енергије ускладиштене у молекулима глукозе у употребљиву хемијску енергију у облику АТП-а.

Аеробна респирација

Да би аеробна респирација била могућа неопходно је присуство кисеоника. Ово је један од процеса који се често употребљава и при ком се разлаже пириват путем гликолизе и у ком пириват улази у митохондрије како би био потпуно оксидован путем Кребсовог циклуса. Проудкт овог процеса је енергија у облику АТП-а, путем фоцфорилације НАДХ и ФАДХ2. Редуктивни потенцијал НАДХ и ФАДХ2 се претврара у додатни број молекула АТП-a (имату на уму да је циљ ћелије да створи што више молекула АТП-a који представљају енергију) путем транспортног ланца електрона у којем је кисеоник крајњи прималац (акцептор) електрона. Већина молекула АТП-а створених у целуларној респирацији су резултат оксидативне форсфорилације, где су АТП молекули направљени захваљујући хемиосмотичном потенцијалу којим управља катализатор. У идеалним условима, разлагањем једног молекула глукозе до крајњих производа (угљен-диоксида и воде) ствара се 38 молекула АТП-a у целуларној респирацији. Међутим, обично не дође до 38 молекула АТП јер се неки од молекула енергије утроше на процесе као што је транспорт пирогрожђане киселине у митохондрије. Код еукариота целуларна респирација се одвија у митохондријама а код прокариота у ћелијској мембрани.

Аеробни метаболизам је ефикаснији од анаеробног метаболизма. Почиње са Гликолизом анаеробног метаболизма и наставља са Кребсовим циклусом и оксидативном фосфорилацијом.

Гликолиза

Гликолиза је метаболички процес који је присутан у свим живим организмима и при ком није потребно присуство кисеоника. Процесом се на један молекул глукозе добијају два молекула пирогрожђане киселине, и при том ствара енергију у облику два молекула АТП-а.

На један молекул глукозе произведу се четири молекула АТП-а, али два се утроше при припреми ћелије за улазак у гликолизу. Почетна фосфорилација глукозе је неопходна како би се дестибилизирао молекул и од шесточланог шећера настала две триозе, односно два шећера од по три угљеникова атома. Током последњих корака гликозе четири фосфатне групе се пребаце на АДП фосфорилацијом, како би се створила четири молекула АТП и два молекула NADH се створе путем оксидације. Гликолиза се одвија у цитоплазми ћелије.

Једначина за овај процес следи:

• Глукоза + 2 ATP + 2 NAD⁺ + 2 P_i + 4 ADP → 2 Пириват + 2 ADP + 2 NADH + 4 ATP + 2 H₂O + 4 H⁺

Ензими гликолизе

Киназа - трансфер фосфорил групе

Мутаза - фосфорил група се помера са једног на други кисеоник истог молекула

Изомераза - трансформација алдозе у кетозу и обрнуто

Дехидратаза - елиминација молекула воде

Алдоза - ензим кида С-С (угљеник) везу при чему се из једног молекула добија алдоза и кетоза

Оксидативна декарбоксилација

Оксидативна декарбоксилација је процес стварања пирогрожђане киелине из ацетил коензим А, скрећено ацетил-CoA. Ова оксидативна реакција такође за продукат има угљен диоксид.

Кребсов циклус

Главни чланак: Кребсов циклус

Кребсов циклус је такође познат и као циклус лимунске киселине. Када је кисеоник присутан, ацетил-CoA улази у Кребсов циклус у ком се оксидише до угљен диоксида, док се у исто време редукује никотинамид аденин динуклеотид, односно NAD, у NADH, где је H један атом водоника. NADH даље улази у транспортни ланац електрона где се стварају молекули АТП-а, делом путем оксидативне фосфорилације.

Анаеробна респирација

Када кисеоник није присутан, пирогрожђану киселину је немогуће метаболизирати целуларном респирацијом, већ у том случају метаболизам се одвија путем ферментације.