세포 호흡의 다른 단계는 무엇입니까?

모든 사람들은 음식이 거시적 규모의 주요 에너지 원이라는 것을 알고 있습니다. 단백질, 지방 및 탄수화물의 특정 균형을 섭취하고 신체는 신체의 수많은 대사 요구를 위해 주요 성분을 사용합니다. 그러나 미세한 또는 세포 수준으로 내려 가면 상황이 조금 더 복잡해집니다. 우리가 소비하고 화학 에너지로 전환하는 영양소의 파괴는 세포 호흡이라는 과정에서 발생합니다.

세포 호흡이란 무엇입니까?

정의에 따르면, 세포 호흡은 우리가 소비하는 영양소를 사용 가능한 형태의 화학 에너지 (ATP)로 분해하는 이화물 경로 세트입니다. 세포 호흡은 산소의 존재 여부에 관계없이 발생할 수 있으며,이 두 가지 주요 형태는 각각 호기성 및 혐기성 호흡이라고합니다. 이 둘 사이에는 여러 가지 주요 차이점이 있으며, 주로 호기성 호흡이 ATP의 수율이 상당히 높아짐에 따라 훨씬 더 진화 된 과정이라는 점이 있습니다.

호기성 호흡

호기성 호흡의 세 가지 주요 단계 - 당분 해, Krebs 사이클 및 전자 수송 체인이 있습니다. 각 기사는 전체 기사 자체가 필요하지만 세포 호흡의 전반적인 과정을 살펴보면 이러한 단계를 다소 기본적인 수준에서 볼 때 각 단계에서 모든 화학 반응의 특정 세부 사항을 남기지 않을 것입니다.

당화 분해

호기성 호흡 과정의 첫 번째 단계는 세포의 시토 졸에서 발생하며 나머지 과정에서 중요한 출발점입니다. 당분 해에서, 한 분자의 포도당은 각 단계에서 상이한 효소를 포함하는 10 단계 반응 과정에서 두 분자의 피루 베이트로 전환된다. 또한, 당분 해는 2 개의 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드 (NAD+), 2 개의 무기 인간 분자 및 2 개의 ADP 분자 (아데닌 디 포스페이트)를 필요로한다. 반응으로부터의 추가 생성물은 NADH의 ATP 2 분자의 2 개의 분자 (감소 된 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드), 2 개의 물 분자, 2 개의 수소 분자 및 열!

(사진 크레딧 :Yassinemrabet/Wikimedia Commons)

열과 물은 폐기물로 간주되며 ATP는 즉시 유용한 형태의 세포 에너지이며, NADH는 호기성 호흡 과정에서 나중에 사용할 수 있으며 피루 베이트는 과정의 다음 단계에서 1 차 기질로 작용합니다.

Krebs 사이클 (Citric Acid Cycle)

당분 해의 과정과 마찬가지로 Krebs주기의 개별 단계가 많이 있으며, 그 세부 사항은이 기사의 범위를 벗어납니다. 기본적으로, Krebs주기는 시토 졸에서 발생했으며 산소가 존재하지 않고 발생할 수있는 당분 해와 달리 산소의 존재 하에서 미토콘드리아에서 발생하는 세포 호흡기의 단계입니다.

피루 베이트의 두 분자 인 당분 해의 최종 생성물은 미토콘드리아의 매트릭스에서 크로스의주기에 들어가며 궁극적으로 ATP의 2 분자 8 NADH 및 2 개의 FADH2 분자로 전환 될 것이다. 후자의 두 분자는 고 에너지 전자 운반체이며 전자 수송 체인에서 상당한 양의 화학 에너지를 생산할 수 있습니다.

(사진 크레딧 :Wikimedia Commons)

그러나 Krebs주기의 실제 기능에서, 당분 해의 피루 베이트는 약간 혼란 스럽지만 흥미로운 여행을 떠납니다. 피루 베이트가 사이클에 들어가기 전에, 이는 효소와 함께 코엔자임에 부착 된 2- 탄소 분자 인 아세틸 -CoA로 전환 될 것이다. 이 첫 번째 반응은 전자 및 탄소 그룹의 제거 및 하나의 NADH 분자의 생산을 초래한다. 이 아세틸 -CoA는 옥 살로 아세테이트와 결합하여 6- 탄소 분자 (Citric Acid)를 생성하고 코엔자임을 방출합니다.

사이클이 계속됨에 따라, 추가의 이산화탄소 분자는 구연산에서 제거되어 매번 추가적인 NADH 분자를 생성한다. 사이클의 중간 지점 주위에, 2 개의 ATP 분자가 생성 된 다음 사이클의 재생 단계가 시작됩니다. 이러한 최종 반응에서, 4- 탄소 분자 인 옥 살로 아세테이트는 사이클을 계속 시작하기 위해 재 형성되어야하며, 재생 과정은 FADH2의 두 분자를 생성한다.

NADH 및 FADHS 분자는 세포 호흡의 최종 단계로 이동하는 반면 ATP는 세포에 의해 사용할 수있게됩니다.

전자 운송 체인

이것은 아마도 가장 시원하고 가장 독특한 세포 호흡 단계이며, ATP 공장으로서 기능하는 큰 단백질 복합체에서 미토콘드리아의 막 근처에서 발생합니다. 미토콘드리아 막의 주요 기능 중 하나는 소기관으로의 양성자의 흐름을 방지하는 것입니다. 여러분 중 일부는 전하 기울기가있을 때 작업을 수행 할 가능성이 있습니다.

전자 수송 체인의 경우, 미토콘드리아의 막을 연결하는 4 개의 주요 양성자 복합체가 있으며, 단순히 1, 2, 3 및 4, 이들 단백질 복합체는 미토콘드리아 매트릭스에서 세포 외 체액으로 직접 또는 간접적으로 펌핑된다. 이러한 임계 펌프를 실행하는 데 필요한 에너지는 폭포 시리즈의 화학 반응을 통해 전자를 전달하는 동안 방출 된 에너지에서 비롯됩니다.

당분 해에서 생성 된 NADH와 Krebs의주기는 이러한 전자의 주요 공급원이 될 것입니다. NADH 분자는 단백질 복합체 1에서 전자를 떨어 뜨린 다음 코엔자임 Q를 통해 단백질 복합체 3으로 이동합니다. Krebs의주기에서 FADH2 분자는 단백질 복합체 2에서 전자를 퇴적합니다. 동일한 코엔자임 Q는 이들 전자를 단백질 복합체 3으로 가져옵니다. Cytochrome c는 1 개의 전자 Q를 단백질 복합체로 운반합니다. 전자가 단백질 복합체 4를 떠날 때 산소는 최종 전자 수용체 역할을하고 물을 생산합니다.

전자 수송 체인의 최종 단계를 통해 유지되는 양성자 구배의 결과로, 더 많은 양성자가 막 내로 지속적으로 펌핑되어야한다. 이것은 최종 호흡 공장 인 ATP 신타 제를 통해 발생합니다. 이 단백질 복합체가 관여 할 때, 그라디언트를 통한 양성자의 흐름은 추가 ATP의 생성을 유도 할 것이다.

전자 수송 사슬 (포도당의 하나의 분자로부터)의 순 생성물은 32 분자 ATP 및 6 개의 분자의 물이다.

이것을 다른 호흡 단계의 이전 생성물과 결합하면, 산소의 존재 하에서 세포에 유입되는 단일 포도당 분자가 36 ATP, 6 개의 물 분자 및 6 개의 이산화탄소 분자를 생성한다는 것을 알게 될 것입니다 . !

혐기성 호흡

산소가 없으면 유기체에 이용할 수있는 또 다른 형태의 세포 호흡이 있습니다 - 혐기성 호흡. 마라톤을 실행하거나 강렬한 노력을 겪을 때와 같은 에너지 요구에 충분한 산소가 없다면, 신체는 여전히 산소가없는 소량의 에너지를 전자 수용체로 생산할 수 있습니다.

산소가 없으면 혐기성 호흡은 포도당을 젖산으로 전환하고 소량의 에너지 (2 ATP)를 방출 할 수 있습니다. 호기성 호흡의 해수 분해 단계로 돌아가십시오. 최종 생성물이 피루 베이트가 아니라 젖산염을 제외 하고이 과정은 혐기성 호흡에 대해 동일합니다. 그러나, 젖산은 실제로 신체의 유독성 화합물이며, 너무 많은 것이 쌓이면 (혐기성 호흡의 산물로서) 근육 기능에 부정적인 영향을 미칠 것입니다.

젖산 축적은 강렬한 운동 중에 경련을 일으키는 원인이며, 신체를 다시 산소화함으로써 불편 함이 완화 될 수 있으며, 이로 인해 호기성 호흡이 이산화탄소와 물로 젖산의 붕괴를 시작하고 자극 할 수 있습니다. 이것이 바로 몸이 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 대한 제한이있는 이유입니다!

호기성 호흡은 훨씬 더 효율적이며 동일한 포도당 분자에서 훨씬 더 많은 에너지를 생성 할 것입니다. 혐기성 호흡은 호기성 호흡에서 2 개의 ATP 대 36 ATP를 생성하므로 차이가 분명합니다.

최종 단어

세포 호흡의 내부 작업은 약간 혼란스러워 보일 수 있지만, 소우주 및 거대 규모의 사물을 이해하는 것이 매우 중요합니다! 이 기사는 여전히 이러한 호흡 단계의 복잡성을 단순화했습니다. 이 사이트의 다른 곳에서 해당, Krebs의주기 및 전자 수송 체인에 대한 심층적 인 기사가 더 있습니다!