Soluhengitys, prosessi, jolla organismit yhdistävät happea elintarvikemolekyyleihin, ohjaamalla näiden aineiden kemiallisen energian elämää ylläpitäviin toimintoihin ja hävittämällä jätteenä hiilidioksidin ja veden. Organismit, jotka eivät ole riippuvaisia hapesta, hajottavat elintarvikkeet käymisprosessissa. (Pidemmistä hoidoista solun hengityksen eri näkökohdilla, katso trikarboksyylihapposykli ja aineenvaihdunta.)
levät: Soluhengitys
Levien, kuten kaikkien organismien, soluhengitys on prosessi, jolla ruokamolekyylit metaboloituvat kemialliseksi
Mitokondrioiden rooli
Yksi elintarvikkeiden hajoamisen tavoite on muuntaa kemiallisissa sidoksissa oleva energia energiarikkaaseksi yhdisteeksi adenosiinitrifosfaatiksi (ATP), joka vangitsee kemiallisen energian, joka saadaan ruokamolekyylien hajoamisesta ja vapauttaa sen polttoaineeksi muihin soluprosesseihin. Eukaryoottisissa soluissa (ts. Kaikissa soluissa tai organismeissa, joissa on selkeästi määritelty ydin ja membraaniin sitoutuneet organelit) entsyymit, jotka katalysoivat yksittäisiä hengityksen ja energian säilyttämisen vaiheita, sijaitsevat hyvin organisoiduissa sauvanmuotoisissa osastoissa, joita kutsutaan mitokondrioiksi. Mikro-organismeissa entsyymit esiintyvät solukalvon komponenteina. Maksasolussa on noin 1000 mitokondria; Joidenkin selkärankaisten suurissa munasoluissa on jopa 200 000.
Tärkeimmät aineenvaihduntaprosessit
Biologit eroavat jonkin verran solujen hengityksen nimien, kuvausten ja vaiheiden lukumäärän suhteen. Kokonaisprosessi voidaan kuitenkin tislata kolmeen pääasialliseen aineenvaihdunnan vaiheeseen tai vaiheeseen: glykolyysi, trikarboksyylihapposykli (TCA-sykli) ja oksidatiivinen fosforylaatio (hengitysketjun fosforylaatio).
Glykolyysivaiheen
Glykolyysi (joka tunnetaan myös nimellä glykolyyttinen reitti tai Embden-Meyerhof-Parnas-reitti) on 10 kemiallisen reaktion sarja, joka tapahtuu useimmissa soluissa ja joka hajottaa glukoosimolekyylin kahdeksi pyruvaatti (pyruvic acid) -molekyyliksi. Hiilihydraateista, rasvoista ja proteiineista glukoosin ja muiden orgaanisten polttoaineen molekyylien hajoamisen yhteydessä glykolyysi aikana vapautuva energia otetaan talteen ja varastoidaan ATP: hen. Lisäksi yhdiste nikotiinamidiadeniinidinukleotidi (NAD +) muunnetaan NADH: ksi tämän vaiheen aikana (katso alla). Glykolyysin aikana tuotetut pyruvaattimolekyylit saapuvat sitten mitokondrioihin, joissa ne muuttuvat molemmiksi yhdisteeksi, joka tunnetaan nimellä asetyylikoentsyymi A, joka sitten siirtyy TCA-sykliin. (Jotkut lähteet pitävät pyruvaatin muuttumista asetyylikoentsyymiksi A erillisenä vaiheena, jota kutsutaan pyruvaattihapetukseksi tai siirtymäreaktioksi, solun hengitysprosessissa.)
Trikarboksyylihapposykli
TCA-syklillä (joka tunnetaan myös nimellä Krebs tai sitruunahapposykli) on keskeinen rooli orgaanisten polttoaineiden molekyylien hajoamisessa tai katabolismissa. Jakso koostuu kahdeksasta vaiheesta, joita katalysoivat kahdeksan erilaista entsyymiä, jotka tuottavat energiaa useissa eri vaiheissa. Suurin osa TCA-syklistä saatavasta energiasta kuitenkin vangitaan yhdisteillä NAD + ja flaviini-adeniinidinukleotidilla (FAD) ja muutetaan myöhemmin ATP: ksi. TCA-syklin yhden kierroksen tuotteet koostuvat kolmesta NAD + -molekyylistä, jotka pelkistetään (lisäämällä vetyä, H +) samaan määrään NADH-molekyylejä, ja yhdestä FAD-molekyylistä, joka pelkistetään vastaavasti yksittäinen FADH 2 -molekyyli. Nämä molekyylit jatkavat polttoainetta solujen hengityksen kolmannessa vaiheessa, kun taas hiilidioksidi, jota tuottaa myös TCA-sykli, vapautuu jätetuotteena.
Oksidatiivinen fosforylaatio
Oksidatiivisen fosforylaation vaiheessa, kunkin parin vetyatomia poistettu NADH: n ja FADH 2 tarjoaa elektronipari, että-toiminnan kautta sarjan rautaa sisältäviä hemoproteiinien, sytokromit-lopulta vähentää yhden atomin happea, jolloin muodostuu vettä. Vuonna 1951 havaittiin, että yhden elektroniparin siirtyminen happeeseen johtaa kolmen ATP-molekyylin muodostumiseen.
Oksidatiivinen fosforylaatio on tärkein mekanismi, jolla suuret energiamäärät elintarvikkeissa säilyvät ja saatetaan solun saataville. Vaiheiden sarja, jonka avulla elektronit virtaavat happea, sallii elektronien asteittaisen laskemisen. Tätä hapettavan fosforylointivaiheen osaa kutsutaan joskus elektronin kuljetusketjuksi. Jotkut solujen hengityksen kuvaukset, joissa keskitytään elektronin kuljetusketjun merkitykseen, ovat muuttaneet oksidatiivisen fosforyloitumisvaiheen nimen elektronin kuljetusketjuksi.
