Zināt aerobās elpošanas definīciju un posmus

Elpošanas process jeb plaši pazīstams kā elpošana ir ļoti svarīgs dzīvajām būtnēm, it īpaši, lai spētu saglabāt tās izdzīvošanu, no kurām viena ir spēja iegūt enerģiju. Enerģijas ražošanas procesā elpošana tiek sadalīta 2 formās: aerobā elpošana un anaerobā elpošana. Galvenā atšķirība starp abiem ir atkarība no skābekļa. Aerobā elpošana ir elpošanas process, kam nepieciešams skābeklis, savukārt anaerobai elpošanai nav nepieciešams skābeklis. Šajā procesā saražotā enerģija palīdzēs mums ikdienas darbībās.

Šajā gadījumā mēs turpināsim apspriest aerobo elpošanu, sākot no saprašanas līdz tās posmiem.

Aerobā elpošana

Nedaudz par elpošanu, elpošana ir reducēšanās, oksidēšanās un sadalīšanās process, neatkarīgi no tā, vai tas var izmantot skābekli vai nē, kas sarežģītos organiskos savienojumus pārvērš vienkāršākos savienojumos, un to papildina arī dažas enerģijas atbrīvošanas process ATP (adenozīna trifosfāta) formā . Šajā procesā saražotās enerģijas forma nāk no ķīmiskās potenciālās enerģijas ķīmisko saišu formā.

Tikmēr aerobo elpošanu mēs varam interpretēt kā reakciju uz tādu glikozes savienojumu sadalīšanos, kuriem nepieciešama skābekļa palīdzība. Skābeklim šeit ir nozīme elektronu uztveršanā, kas pēc tam reaģēs ar ūdeņraža joniem un ražos ūdeni (H 2 O). Šis notikums notiks mūsu ķermenī divās vietās, proti, citoplazmā (notiek glikolīze)

Attēlu avots: genome.gov

un mitohondriji (oksidatīvās dekarboksilēšanas, Krebsa cikla un elektronu transporta progresēšana). 

Attēlu avots: tribunnewswiki.com

Aerobās elpošanas stadijas

Pēc tam, kad esam uzzinājuši, kas ir aerobā elpošana, ir pienācis laiks uzzināt, kā darbojas šis elpošanas process un kādus rezultātus mēs iegūsim. Vispirms apskatīsim reakcijas uz aerobo elpošanu piemēru, kas izskatās šādi:

C 6 H 12 O 6   + 6o 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O + Energy (38 ATP)

Lai iegūtu sīkāku informāciju, mēs varam redzēt šo tabulu:

Posmi Ievade Produkts
Glikolīze (citoplazma) Glikoze 2 pirovskābe, 2 NADH, 2 ATP
Oksidatīvā dekarboksilēšana (mitohondriju matrica) 2 pirovīnskābe 2 acetil Co-A, 2 CO 2 , 2 NADH
Krebsa cikls (mitohondriju matrica) 2 acetil Co-A 4 CO 2 , 6 NADH, 2 FADH 2 , 2 ATP
Elektronu transports (iekšējā mitohondriju membrāna) 10 NADH, 2 FADH 2 34 ATP, 6 H 2 O

Glikolīze

Šajā procesā glikoze (6 oglekļa atomi) sadalās pirovīnskābē (3 oglekļa atomi). Šis process citoplazmā notiek divu veidu reakcijās: Endergonic (nepieciešama ATP) un Exergonic (rada ATP). Šajā posmā tiks ražoti 2 ATP, 2 piruvskābe un 2 NADH. Iegūto pirovīnskābi izmantos kā sastāvdaļu nākamajā procesā, proti, oksidatīvā dekarboksilēšana.

Oksidatīvā dekarboksilēšana

Oksidatīvo dekarboksilēšanu var dēvēt arī par starpreakciju, jo oksidatīvā dekarboksilēšana ir reakcija pirms nonākšanas nākamajā posmā, proti, Krebsa ciklā. Oksidatīvās dekarboksilēšanas process notiek mitohondrijos, tieši mitohondriju matricā. Oksidatīvās dekarboksilēšanas procesā 1 pirovīnskābe kļūst par 1 acetil Co-A.

Glikolīzes stadijā viena glikozes savienojuma daudzums radīs 2 pirovīnskābi, kā rezultātā izveidosies arī 2 acetil-Co-A, šim procesam nepieciešams arī koenzīms-A, kas no NAD + ražos 2 NADH.

2 acetil Co-A molekulas nonāks nākamajā posmā, proti, Krebsa ciklā.

Krebsa cikls

Šo ciklu bieži dēvē arī par citronskābes ciklu, jo šajā posmā sākotnējais savienojums tiek ražots citronskābes formā. Vieta, kur notiek Krebsa cikla posmi, atrodas mitohondriju matricā.

Krebsa cikla rezultāts ir savienojums, kas kalpo kā oglekļa skeleta nodrošinātājs citu savienojumu, 3 NADH, 1 FADH 2 un 1 ATP sintēzei katrai atsevišķai pirovīnskābei. 

Tā kā iepriekšējā substrāta ievadīšana bija 2 acetil Co-A katrai glikozes savienojumu molekulai, Krebsa cikla rezultāti šajā elpošanas procesā ir 2 ATP, 6 NADH un 2 FADH 2 .

Vēl viens savienojums, kas veidojas šajā procesā, ir CO 2 , viens nāk no NADH veidošanas procesa no NAD +, kas ražo 2 CO 2 gabalus , jo tiek izmantots 2 acetil-Co-A, veidosies 4 CO 2 .

Var secināt, ka Krebsa cikla procesa rezultāti ir 2 ATP, 4 CO 2 , 6 NADH un 2 FADH 2 . Nākamais process ir elektronu transports, kas iepriekšējā posmā radītos NADH un FADH 2 savienojumus pārveidos par ATP, lai ķermenis tos varētu izmantot.

Elektronu transports

Elektronu transports jeb oksidatīvā fosforilēšana ir posms, kurā NADH un FADH 2 tiek pārveidoti par enerģiju ATP formā, lai organisms tos varētu izmantot. Vieta, kur notiek elektronu transporta posms, atrodas mitohondrijos, tieši mitohondriju iekšējā membrānā (cristae).

Par katru 1 NADH molekulu rodas 3 ATP, un par katru 1 FADH 2 molekulu - 2 ATP. Tad kāds ir kopējais radītā ATP daudzums? Lai varētu atbildēt uz šo jautājumu, skaitīsim kopā:

Iepriekšējos posmos ģenerētais NADH daudzums ir:

Process NADH skaits
Glikolīze 2 NADH
Oksidatīvā dekarboksilēšana 2 NADH
Krebsa cikls 6 NADH

No iepriekšējā procesa mēs iegūstam 10 NADH, jo 1 NADH molekula rada 3 ATP, tad kopējais iegūtais ATP ir:

10 NADH x 3 ATP = 30 ATP

Tikmēr FADH 2 daudzums, ko iegūstam no krebsa cikla, ir 2 FADH 2 molekulas. Ja 1 FADH 2 molekula radīs 2 ATP, tad kopējais ATP, ko mēs iegūstam no FADH 2, ir 4 ATP.

Ja mēs pievienojam 4 ATP, ko iegūstam no Glikolizācijas procesa un Krebsa cikla, tad kopējais ATP, kas iegūts aerobās elpošanas procesā, ir:

2 ATP + 2 ATP + 30 ATP + 4 ATP = 38 ATP

Tomēr glikolīzes procesā notiek pārvietošanās process no citoplazmas uz nākamo procesu, proti, elektronu transports, kas notiek mitohondrijās. Šim pārsūtīšanas procesam būs nepieciešama 2 ATP enerģija. Tātad saražotā neto ATP ir 36 ATP.

Secinājums

No 4 procesiem, kas tiek nodoti aerobā elpošanā, mēs iegūsim rezultātu vai formulu formā:

C 6 H 12 O 6   + 6o 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O + Energy (38 ATP)

Tomēr 2 ATP tiks izmantoti pārejai no citoplazmas uz mitohondrijām, lai galīgais ATP rezultāts būtu 36 ATP, ko mūsu ķermenis var izmantot kā enerģijas avotu ikdienas aktivitātēm. Viss aerobās elpošanas process notiek mūsu ķermenī, precīzāk mūsu šūnās, proti,  citoplazmā (notiek glikolīze) un mitohondrijos (notiek oksidatīvā dekarboksilēšana, kreba cikls un elektronu transports). Kas pārvērš glikozi kā enerģijas avotu cilvēka ķermenim.

Tas ir viss, kas jums jāzina par aerobo elpošanu. Vai jums ir kādi jautājumi par šo jautājumu? Lūdzu, pierakstiet savu jautājumu komentāru slejā un neaizmirstiet dalīties ar šīm zināšanām!