당신이 호흡하는 산소는 음식에서 설탕을 분해하고 에너지를 방출하기 위해 나무를 태우는 것과 유사하게 열 에너지를 생성합니다. 세포 호흡에서, 산소는 설탕을 분해하는 데 사용되며, 설탕의 에너지가 방출되며, 이산화탄소의 부산물이 생성됩니다. 방출 된 에너지는 나중에 사용하기 위해 세포에 저장됩니다.
세포에 의해 사용되는 ATP 중 일부는 포도당의 변형을 일으킨 반응에서 직접 온다. 그러나, 산화 적 인산화라고 불리는 세포 호흡기의 상 동안 많은 양의 ATP가 나중에 생성된다. 호기성 호흡 과정 (산소를 사용한다는 호기성 의미)은 4 가지 단계로 나뉩니다. 산화 적 인산화는 세포 호흡 과정의 마지막 단계로 생각할 수 있습니다.
| 세포 호흡 반응물 | 세포 호흡 제품 |
| 산소 (6o 2 ) | 물 (6H 2 o) |
| 포도당 (c 6 H 12 o 6 ) | 이산화탄소 (6co 2 ) |
| | 에너지 (38 ATP) |
세포 호흡 단계
세포 호흡의 4 단계는 당분 해, 피루 베이트 산화, 구연산 사이클 및 산화 적 인산화입니다.
당분 해는 많은 화학적 변형을 통해 포도당이 다른 분자로 전환되는 단계입니다. 그것은 세포의 시토 졸에서 발생하며 실제로 산소가 있거나없는 기능을 할 수 있습니다. 포도당은 6 개의 탄소가있는 설탕이며 호기성 호흡에서 포도당은 2 개의 피루 베이트 분자로 전환됩니다. 피루 베이트의 분자가 산화되면 2 개의 NADH를 생성하는데, 이는 전자를 다른 반응으로 운반하는 데 도움이됩니다.
피루 베이트 산화는 피루 베이트가 미토콘드리아의 가장 안쪽 부분 (에너지를 생성하는 세포의 구조) 인 미토콘드리아 매트릭스에 들어갈 때 발생합니다. 미토콘드리아 매트릭스에서, 피루 베이트는 코엔자임 A와 결합하여 2- 탄소 분자로 형질 전환된다. 이 새로운 구조는 "아세틸 CoA"로 알려져 있습니다. 이 과정은 NADH를 생성하고 이산화탄소를 방출합니다.
구연산 사이클 (Krebs 사이클 또는 트리 카르 복실 산 사이클이라고도 함)은 마지막 단계에서 생성 된 아세틸 CoA가 옥 살로 아세트산 분자와 결합되는 곳입니다. 이것은 복잡한 반응주기를 겪는 구연산 분자를 형성합니다. 이주기의 마지막 단계는 옥 살로 아세트산 분자를 생성하여 사이클이 다시 시작될 수 있습니다. 주기 동안, 이산화탄소가 방출되고 NADH, FADH2 및 ATP가 생성된다. NADH 및 FADH2의 전자는 전자 수송 체인으로 보내집니다.
산화 적 인산화 단계 동안, 다른 단계 동안 생성 된 NADH 및 FADH2의 분자는 전자 수송 체인에서 전자를 떨어 뜨린다. 이는 더 이상 전자가 장착되어 있지 않아 더 간단한 형태 인 NAD+및 FAD로 줄어 듭니다. 그런 다음 전자는 운반 체인을 가로 질러 움직여 에너지를 방출합니다. 이 과정은 미토콘드리아 매트릭스에서 양성자를 밀어내어 구배를 형성합니다. 양성자는 ATP 신타 제라고 불리는 효소를 통해 매트릭스로 돌아갑니다. 마지막으로, 전자 수송 사슬은 산소가 전자를 받아들이고 양성자와 결합하여 물을 형성 할 때 종료됩니다.
ATP는 얼마입니까?
이 프로세스에 의해 ATP가 얼마나 많이 생성됩니까? 대부분의 ATP는 실제로 내부 미토콘드리아 매트릭스에서 생성되는 양성자 구배를 통해 생성됩니다. 산화 적 인산화는 약 26-28 단위의 ATP를 생성 할 수 있으며, 기질 인산화는 약 4 ~ 6 개 더 생성 될 수있다. 그러나 당분 해에 대한 준비는 약간의 ATP를 소비합니다. 즉, 실제로 공정의 총 수율은 ATP의 약 30 단위 일 가능성이 있음을 의미합니다.
. 혐기성 호흡 및 발효
위의 모든 과정은 호기성 호흡 과정에 충분한 산소를 사용할 수 있다고 가정합니다. 산소를 이용할 수 없다면, 대신“혐기성 호흡”은 어떻게 발생합니까? 그 형태는 발효입니까? 호기성 호흡은 혐기성 호흡보다 훨씬 더 효율적이며 발효보다 약 18 배의 에너지를 생성합니다. 대조적으로 발효 과정은 약간의 ATP (2 단위)와 때로는 젖산 만 생성됩니다.
발효 동안, ATP는 해당 경로를 통해서만 추출된다. 당분 해로 생성 된 피루 베이트는 산화 및 구연산 사이클을 건너 뛰는 나머지 과정을 계속 진행하지 않습니다. 또한 전자 수송 체인을 통과하지 않습니다. 전자 수송 체인이 기능하지 않기 때문에 NADH는 전자를 그곳에 떨어 뜨려 NAD+로 줄일 수 없습니다.
대신 발효에 몇 가지 추가 반응이 존재하는 몇 가지 추가 반응이 있으며, 이는 당화를 통해 생성 된 NADH에서 NAD+를 생성하기 위해 존재한다. 이것은 NADH가 Pyruvate와 같은 유기 분자를 사용하여 운반하는 전자를 떨어 뜨릴 수있게함으로써 달성되며, NAD+의 공급은 당분 해가 기능을 유지할 수 있음을 의미합니다.
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특정 세포는 "젖산 발효"라고 알려진 것을 수행 할 수 있습니다. 이 과정은 NADH가 분자를 피루 베이트로 전달하는데, 이는 젖산염이 부산물로 생성된다는 것을 의미한다. 요거트를 만드는 박테리아의 종류는이 젖산 발효 과정을 수행하지만 신체의 세포도 마찬가지입니다. 적혈구와 근육 세포는 젖산 발효를 수행 할 수 있습니다. 적혈구의 경우, 미토콘드리아가 없어 유산소 세포 호흡을 수행 할 수 없기 때문에 젖산 발효를 수행 할 수 있어야합니다.
당신의 근육 세포는 매우 단단한 운동에 사용 된 후 균주가있을 때만 젖산 발효를 수행하며 존재했던 산소가 이미 사용되었습니다. 그런 다음 근육 세포에 의해 생성되는 젖산은 혈류에 의해 간으로 운반됩니다. 간에서는 피루 베이트에서 다시 전환하여 세포 호흡에 의해 정상적으로 처리됩니다.
세포가 호흡하고 에너지를 생성하는 능력은 복잡한 작업을 수행 할 수있게합니다. 이 능력 덕분에 세포는 우리가 세계에서 볼 수있는 다양한 유기체를 형성 할 수 있습니다.
