Животните, включително хората, получават енергия от храната, която консумират чрез сложен процес, наречен клетъчно дишане. Този жизненоважен биохимичен път се осъществява в клетките на тялото и превръща химическата енергия, съхранявана в храната в използваема енергия под формата на АТФ (аденозин трифосфат) молекули. Ето опростено обяснение на процеса на клетъчно дишане:
гликолиза (стъпка 1):
1. храносмилане :Животните поглъщат храна, съдържаща различни органични съединения, като въглехидрати, мазнини и протеини.
- Въглехидратите се разграждат на прости захари (глюкоза) в устата и тънките черва.
- Протеините се разграждат на аминокиселини, а мазнините се разграждат на мастни киселини и глицерол.
2. клетъчен вход :Глюкозата, аминокиселините и мастните киселини се транспортират в клетките.
3. Разбивка на гликолиза :
- В цитоплазмата глюкозата претърпява серия от ензимни реакции, наречени гликолиза.
- Гликолизата разделя всяка глюкозна молекула на две пируват молекули заедно с малко количество ATP (2 нетни ATP молекули) и NADH (никотинамид аденин динуклеотид), молекула на енергийния носител.
Обработка на пируват (стъпка 2):
4. пируват до ацетил CoA :Пируватните молекули, произведени в гликолизата, влизат в митохондриите, енергийните центрове на клетката.
- Всяка молекула на пируват претърпява по -нататъшна обработка, за да образува ацетил CoA (ацетил коензим А), който носи ацетилната група.
krebs цикъл (цикъл на лимонената киселина) (стъпка 3):
5. Извличане на енергия :Acetyl COA влиза в цикъла на Krebs, серия от химични реакции, които се появяват в митохондриите.
- През множество цикъла ацетиловите групи от ацетил COA се окисляват, освобождават въглероден диоксид (CO2) и генерират високоенергийни електронни носители:NADH и FADH2 (флавин аденин динуклеотид).
Електронна транспортна верига (стъпка 4):
6. Електронна трансфера :Молекулите на NADH и FADH2, генерирани при гликолиза и цикълът на Krebs, пренасят високоенергийни електрони към транспортната верига на електрон, серия от протеинови комплекси, свързани с мембрана.
- Докато електроните се движат през веригата, тяхната енергия се използва за изпомпване на водородни йони (Н+) през митохондриалната мембрана, създавайки градиент.
7. ATP производство :Водородните йони (Н+) се изпомпват през мембранния поток назад през специфичен протеинов комплекс, наречен ATP синтаза, движейки синтеза на ATP молекули.
- ATP Synthase действа като мъничка турбина, превръщайки енергията на протонния градиент в химическа енергия, съхранявана в АТФ.
8. Окислително фосфорилиране :Oxygen служи като краен акцептор на електрон в транспортната верига на електрон, комбинирайки с електрони и водородни йони за образуване на вода (H2O).
- Този процес е известен като окислително фосфорилиране, където се използва кислород за генериране на по -голямата част от АТФ в клетъчното дишане.
Използване на АТФ:
9. Енергия за клетъчни процеси :АТФ молекулите, произведени чрез клетъчно дишане, са основният източник на енергия за различни клетъчни процеси, като мускулно свиване, предаване на нервен импулс и химичен синтез.
- Енергията, съхранявана в ATP, се освобождава, когато неговата терминална фосфатна връзка е прекъсната, освобождаваща химическа енергия за клетъчни дейности.
В обобщение, клетъчното дишане е процес, при който животните преобразуват химическата енергия, съхранявана в храната в АТФ молекули, енергийната валута на клетката. Този сложен процес включва гликолиза, обработка на пируват, цикъла на Krebs и транспортната верига на електрон. Клетъчното дишане позволява на животните да извличат енергия от храната, която консумират, и я използват за захранване на клетъчните си функции и поддържане на живота.