Enzymernes rolle i cellulær respiration

Cellulær respiration er den proces, hvormed celler konverterer glucose (et sukker) til carbondioxid og vand. I processen frigives energi i form af et molekyle kaldet adenosintrifosfat eller ATP. Fordi ilt er nødvendigt for at drive denne reaktion, anses cellulær respiration også for en type "brændende" reaktion, hvor et organisk molekyle (glucose) oxideres eller brændes, frigør energi i processen.

Celler kræver ATP-energi at udføre alle de funktioner, der er nødvendige for livet. Men hvor meget ATP har vi brug for? Hvis vores egne celler ikke erstattede ATP konstant gennem cellulær respiration, ville vi bruge næsten hele vores kropsvægt i ATP på en dag.

Cellulær respiration foregår i tre trin: glycolyse, citronsyrecyklus og oxidative fosforylering.

Enzymer

Enzymer er proteiner, som katalyserer eller påvirker hastigheden af ​​kemiske reaktioner uden at ændre sig selv i processen. Specifikke enzymer katalyserer hver cellereaktion.

Enzymernes hovedrolle under respirationsreaktionen er at hjælpe med at overføre elektroner fra et molekyle til et andet. Disse overførsler kaldes "redox" reaktioner, hvor tabet af elektroner fra et molekyle (oxidation) skal falde sammen med tilsætning af elektroner til et andet stof (reduktion).

Glykolyse

Dette første skridt af respirationsreaktionen finder sted i cytoplasma eller væske af cellen. Glykolyse består af ni separate kemiske reaktioner, der hver især katalyseres af et specifikt enzym.

Nøgleaktørerne i glycolyse er enzymet dehydrodgenase og et coenzym (ikke-proteinhjælpemiddel) kaldet NAD +. Dehydrogengenase oxiderer glucose ved at strippe to elektroner fra den og overføre dem til NAD +. I processen bliver glukosen "splittet" i to pyruvatmolekyler, som fortsætter reaktionen.

Citronsyrecyklussen

Andet trin i respirationsreaktionen finder sted inde i en celleorganel kaldet mitokondrier, som på grund af deres rolle i ATP-produktion kaldes "kraftfabrikker" til cellen.

Lige før citronsyrecyklussen starter, bliver pyruvat "præpareret" til reaktionen ved at blive omdannet til en høj energi stof kaldet acetyl coenzym A eller acetyl-CoA.

Specifikke enzymer placeret i mitokondrierne dernæst styrker de mange reaktioner, der udgør citronsyrecyklusen (også kendt som Krebs-cyklen) ved at omarrangere kemiske bindinger og deltage i mere redox reaktioner.

Ved afslutningen af ​​dette trin forlader elektronbærende molekyler citronsyrecyklussen og starter det tredje trin.

Oxidativ phosphorylering

Det sidste trin i respirationsreaktion, også kaldet elektrontransportkæden, er hvor th e energi udbetaling sker for cellen. Under dette trin driver ilt en kæde af elektronbevægelse over mitokondrierens membran. Denne overførsel af elektroner bevirker enzymets ATP-syntase evne til at producere 38 molekyler af ATP.