Sadržaj
Svi organizmi koriste molekulu zvanu glukoza i proces zvan glikoliza kako bi zadovoljili neke ili sve njihove energetske potrebe. Za jednostanične prokariotske organizme, poput bakterija, ovo je jedini postupak za stvaranje ATP (adenosin trifosfat, "energetska valuta" stanica).
Eukariotski organizmi (životinje, biljke i gljivice) imaju sofisticiranije stanične strojeve i mogu izvući puno više iz molekule glukoze - zapravo petnaest puta više od ATP-a. To je zato što te stanice koriste stanično disanje, što je u cjelini glikoliza plus aerobno disanje.
Reakcija koja uključuje oksidativna dekarboksilacija u staničnom disanju naziva se reakcija mosta služi kao centar za obradu između strogo anaerobnih reakcija glikolize i dva koraka aerobnog disanja koji se javljaju u mitohondrijama. Ova faza mosta, formalnije nazvana piruvatna oksidacija, stoga je nužna.
Približavanje mostu: Glikoliza
U glikolizi, serija od deset reakcija u staničnoj citoplazmi pretvara glukozu iz šest molekula šećera u dvije molekule piruvata, tri ugljikovog spoja, istodobno stvarajući ukupno dvije molekule ATP-a. U prvom dijelu glikolize, nazvanom investicijska faza, zapravo su potrebna dva ATP-a za pokretanje reakcija, dok je u drugom dijelu, povratna faza, to više nego nadoknađeno sintezom četiri ATP molekule.
Faza ulaganja: U glukozi je spojena fosfatna skupina koja se zatim preuređuje u molekulu fruktoze. Ova molekula zauzvrat ima fosfatnu skupinu, a rezultat je dvostruko fosforilirana molekula fruktoze. Ova se molekula dijeli i postaje dvije identične molekule s tri ugljika, a svaka ima svoju fosfatnu skupinu.
Faza povratka: Svaka od dvije molekule tri ugljika ima istu sudbinu: Ima još jednu fosfatnu skupinu, a svaka se od njih koristi za stvaranje ATP-a iz ADP (adenosin-difosfata), dok je preuređena u molekulu piruvata. Ova faza također stvara molekulu NADH iz molekule NAD+.
Neto energetski prinos je 2 ATP po glukozi.
Reakcija mosta
Reakcija mosta, koja se još naziva i reakcija prijelaza, sastoji se od dva koraka. Prvi je dekarboksilacij piruvata, a drugo je vezivanje onoga što je preostalo molekuli zvanoj koenzim A.
Kraj molekule piruvata je ugljik dvostruko vezan na atom kisika i jednostruko vezan na hidroksilnu (-OH) skupinu. U praksi, H atom u hidroksilnoj skupini odvojen je od O-atoma, tako da se za ovaj dio piruvata može smatrati da ima jedan C atom i dva O-atoma. Pri dekarboksilaciji uklanja se kao CO2, ili ugljični dioksid.
Potom je ostatak molekule piruvata, nazvan acetilnom skupinom i koji ima formulu CH3C (= 0), pridružuje se koenzimu A na mjestu koje je prethodno zauzela karboksilna skupina piruvata. U procesu NAD+ je sveden na NADH. Po molekuli glukoze reakcija mosta je:
2 CH3C (= O) C (O) O- + 2 CoA + 2 NAD+ → 2 CH3C (= 0) CoA + 2 NADH
Nakon Mosta: Aerobno disanje
Krebsov ciklus: Krebsov ciklus ciklusa nalazi se u mitohondrijskoj matrici (materijal unutar membrana). Ovdje se acetil CoA kombinira s četvero-ugljičnom molekulom koja se naziva oksaloacetat i stvara molekulu sa šest ugljika, citrat. Ova se molekula sprema natrag do oksaloacetata u nizu koraka, započinjući ciklus iznova.
Rezultat je 2 ATP zajedno s 8 NADH i 2 FADH2 (nosači elektrona) za sljedeći korak.
Elektronski transportni lanac: Te se reakcije odvijaju duž unutarnje mitohondrijske membrane u koju su ugrađene četiri specijalizirane koenzimske skupine, nazvane Kompleks I do IV. Oni koriste energiju u elektronima na NADH i FADH2 za pokretanje sinteze ATP-a, pri čemu je kisik konačni akceptor elektrona.
Rezultat je 32 do 34 ATP, čime je ukupni prinos energije staničnog disanja na 36 do 38 ATP po molekuli glukoze.