세포 호흡 과정은 화학 에너지 전환을 담당하는 과정과 반응물/제품 입니다. 세포 호흡에 관여하는 것은 산소, 포도당 (당), 이산화탄소 및 물이 있습니다. 세포 호흡과 관련된 정확한 단계는 종마다 다를 수 있지만, 모든 살아있는 유기체는 어떤 유형의 세포 호흡을 수행합니다.
세포 호흡이 없으면 살아있는 유기체는 필요한 화학 에너지를 생산할 수 없으며 세포는 스스로를 유지하는 데 필요한 작업을 수행 할 수 없습니다.
세포 호흡에 관여하는 반응물
세포 호흡의 반응물을 자세히 살펴 보겠습니다.
포도당 또는 설탕에는 화학적 포뮬러 C6H12O6이 있습니다. 이 공식은 다양한 다른 분자에 잠재적으로 적용될 수 있지만, 분자 내의 원자가 어떻게 배열되는지에 따라,이 화학적 공식을 갖는 대부분의 분자는 한 형태의 설탕이다. C6H12O6의 가장 주목할만한 형성은 포도당이며, 때로는 혈당 또는 포도당이라고도합니다. 동물의 세포는 포도당을 당화라고하는 과정을 통해 피루 베이트로 알려진 물질로 전환시킨다. 당분 해 공정은 포도당을 가져 와서 ATP 또는 에너지의 두 분자를 생성합니다.
종종 산소라고 불리는 이산 소는 두 개의 산소 원자로 구성되어 있으며 척추 동물이 호흡하는 데 사용 된 것입니다. 산소는 대기의 약 21%를 구성하고 척추 동물은 산소를 폐로 가져와 산소를 신체의 다른 부분으로 옮기는 적혈구에 흡수됩니다. 산소를 사용하지 않고 ATP를 생성 할 수 있지만, 산소의 이용은 신체의 세포가 더 효율적으로 포도당을 ATP로 전환시킬 수있게한다.
.척추 동물은 세포 호흡의 부산물로 이산화탄소와 물을 방출합니다. 이산화탄소는 세포 호흡 과정뿐만 아니라 발효 과정 동안 많은 다른 미생물에 의해 방출됩니다. 식물은 이산화탄소를 사용하여 이종 영양 유기체가 포도당과 산소를 사용하여 에너지를 만듭니다. 이산화탄소는 기공이라고하는 잎의 작은 구멍을 통해 식물의 세포에 들어갑니다. 이산화탄소가 식물의 세포에 들어간 후, 세포 내의 엽록체는 광합성 과정을 시작하고 결과적으로 탄수화물을 생성합니다.
.디 하이드로겐 일산화물이라고도하는 물은 화학적 공식 H2O를 갖는다. 이 분자는 지구의 모든 곳과 대부분의 유기체의 세포 내에서 발견 될 수 있습니다. 이산화탄소 및 햇빛 외에도 식물은 광합성을 통해 에너지를 생산하기 위해 물이 필요합니다. 물은 액포라고 불리는 구조물의 식물 세포 내에서 고정된다.
세포 호흡을위한 균형 화학 방정식
이제 우리는 세포 호흡의 반응물이 무엇인지 알았으므로 서로 상호 작용하는 방법을 살펴 보겠습니다.
세포 호흡의 균형 방정식/공식을 따르는 것 :
c 6 H 12 o 6 + 6o 2 -> 6co 2 + 6H 2 O + 38 ATP
평범한 영어에서는 다음과 같이 읽을 수 있습니다.
포도당 + 산소-> 이산화탄소 + 물 + 에너지
이것은 기본 세포 호흡 과정입니다.
세포 호흡 과정에서 산소와 포도당은 이산화탄소, 물 및 에너지를 생성하기 위해 사용됩니다. 유기체가 호흡하는 산소는 음식에서 발견되는 설탕을 분해하는 데 사용됩니다. 이것은 목재 조각이 열을 방출하는 방법과 유사한 열 에너지를 생성합니다. 세포 호흡을 통해 산소가 설탕을 분해하고 에너지가 방출되면 이산화탄소는 부산물로 방출됩니다. 당 분자의 파괴에 의해 방출되는 에너지는 나중에 사용하기 위해 유기체의 세포 내에 저장된다.
세포가 사용하는 ATP 중 일부는 포도당을 변형시키는 반응의 결과로 발생합니다. 그러나 ATP의 대부분은 세포 호흡의 단계 인 산화 적 인산화라는 과정의 결과로 만들어집니다. 세포 호흡,이 경우 호기성 호흡 (산소를 사용하는 호흡)은 네 가지 단계로 나눌 수 있으며 산화 적 인산화는 세포 호흡 과정의 마지막 단계입니다.
세포 호흡 단계
세포 호흡의 네 단계는 다음과 같습니다.
- 당화 분해
- 링크 반응 (피루 베이트 산화)
- Krebs 사이클 (Citric Acid Cycle)
- 전자 운송 체인
세포 호흡의 첫 번째 단계는 해당 분해라고하며,이 단계에서 포도당은 다수의 다른 화학적 변형으로 타격을 입히고 다른 분자로 전환됩니다. 당분 해는 세포의 시토 졸/세포질 내에서 발생하며 실제로 산소가 발생할 필요는 없습니다. 호기성 호흡은 포도당을 2 개의 피루 베이트 분자로 전환시키는 것을 포함한다. 피루 베이트의 두 분자가 산화 될 때, 결과적으로 2 개의 NADH가 생성된다. 이 두 NADH 분자는 세포 내의 다른 반응에 전자를 운반하는 데 도움이됩니다. 이 단계에서 ATP의 두 분자도 생성됩니다.
피루 베이트 산화는 세포 호흡의 다음 단계이며, 당분 해에서 만든 피루 베이트가 미토콘드리아의 가장 안쪽 부분 인 미토콘드리아 매트릭스에 들어갈 때 발생합니다. 이 매트릭스에서 피루 베이트는 코엔자임 A라는 물질과 함께 연결됩니다. 더 많은 NADH가 여기에 생성되고 결과적으로 이산화탄소가 방출됩니다.
때때로 트리 카르 복실 산 사이클 또는 시트르산 사이클이라고도하는 Krebs 사이클은 옥 살로 아세트산이 마지막 단계에서 생성 된 아세틸 CoA와 결합되는 곳입니다. 이것은 구연산을 생성 한 다음주기에서 다양한 반응을 거칩니다. 시트르산 사이클의 마지막 단계는 더 많은 옥 살로 아세트산을 생성하여 다시 시작할주기를 설정하는 것입니다. 이산화탄소는 구연산주기 동안 방출되며 ATP, FADH2 및 NADH는 여기서 생산됩니다. FADH2 및 NADH 내의 전자는 세포 호흡 과정의 다음 부분 인 전자 수송 체인으로 보내집니다.
이전 세포 호흡 단계 동안 생성 된 FADH2 및 NADH의 분자는 이제 전자를 전자 수송 체인으로 옮길 것이다. 이 전달 과정을 산화 적 인산화라고합니다. 이 분자들은 이제 더 이상 전자로 가중치가 떨어지지 않기 때문에 가장 간단한 형태 인 FAD와 NAD+가됩니다. 전자 수송 체인을 가로 지르는 전자의 이동은 에너지를 방출합니다. 양성자는 공정에 의해 미토콘드리아 매트릭스에서 밀려 나서 구배를 만듭니다. ATP 신타 제라고 불리는 효소는 ATP를 생성하는 데 사용되며 양성자를 매트릭스로 반환합니다. 전자 수송 사슬은 양성자와의 산소 결합 및 전자를 수용하여 물을 생성 할 때 끝날 수 있습니다.
이 프로세스에 의해 ATP가 얼마나 많이 생성되는지에 대해서는 약 30 단위의 ATP가 만들어 질 수 있습니다. 산화 인산화 과정은 26 ~ 28 단위의 ATP를 생성 할 것이며, 기질 인산화는 일반적으로 총 30 ~ 34 사이의 4-6 개 이상의 ATP 단위를 생성 할 것입니다. 그러나 당분 해에 대한 설치는 ATP를 약간 사용하여 몇 가지 수율이 더 낮습니다.
.혐기성 호흡
이전에 언급 된 과정은 호기성 호흡이 발생하기에 충분한 산소가있을 때 발생합니다. 산소의 적절한 공급이 없으면 혐기성 호흡이 대신 발생합니다. 혐기성 호흡은 산소 공급없이 ATP를 생성 할 수 있지만 호기성 호흡보다 훨씬 덜 효율적이어서 유산소 호흡이하는 에너지의 1/18을 생성합니다.
.발효는 혐기성 호흡의 한 형태입니다. 발효는 발효에서 해당 경로가 ATP를 추출하는 데 전적으로 책임이 있기 때문에 다른 형태의 에너지 생성과 다릅니다. 당분 해가 피루 베이트를 생성하지만 피루 베이트는 나머지 경로를 통과하지 않습니다. 이는 산화 공정, KREBS/시트르산 사이클 및 전자 수송 사슬이 모두 건너 뜁니다. 발효 중에 전자 수송 체인이 작동하지 않기 때문에 NADH는 전자를 떨어 뜨리지 않습니다.
산화 부족, 구연산 사이클 및 전자 수송 체인의 부족을 보상하기 위해 발효는 NADH에서 NAD+를 생성하는 몇 가지 추가 반응을 가지고 있습니다. 이것은 NADH가 피루 베이트와 같은 유기 분자를 가져 와서 운반하는 전자를 제거하여 NAD+가 생성되고 해당 과정이 계속 진행될 수 있는지 확인함으로써 수행됩니다.
.세포 호흡이 광합성과 관련된 방법
세포 호흡은 광합성과 어떤 관련이 있습니까? 이에 대답하기 위해 광합성에 대한 화학 방정식을 살펴 보겠습니다. 광합성에 대한 방정식은 다음과 같습니다.
6co2 + 6h2o → c6h12o6 + 6o2
이 방정식은 기본적으로 세포 호흡의 반대라는 것을 알았을 것입니다. 동물의 세포는 수소와 산소를 결합하여 부산물로 물과 이산화탄소를 생성합니다. 한편, 식물은 이산화탄소와 물을 사용하여 광합성 공정에 전력을 공급하여 포도당과 산소를이 시스템의 최종 생성물로 방출합니다.
이 서로 얽혀 있고 복잡한 관계를 탄소주기라고합니다. 이것이 바로 탄소 분자를 재활용하고 전체 생물권을 통해 식물에서 동물, 대기로, 그리고 식물로 돌아간 다음 식물로 돌아갈 수 있도록합니다.
.광합성은 필요한 에너지를 만드는 데 사용되는 공정 플랜트입니다. 광합성 유기체는 Plastids라는 세포 내에 소기관을 가지고 있으며, 이에 색소가 특정 파장의 빛을 포획 할 수 있습니다. 그들이 함정 된 햇빛은 식물 세포에 의해 탄수화물로 전환됩니다.
