세포 호흡 공식 영양소로부터 유래 된 생화학 에너지를 세포 공정을 구동하는 데 필요한 유용한 화학 에너지의 형태 인 아데노신 트리 포스페이트 (ATP)로 변환하는 여러 가지 다른 과정의 집단 용어입니다.
이 과정은 6 개의 분자의 산소를 취하며 아데노신 트리 포스페이트 또는 ATP 외에도 물과 이산화탄소를 생성합니다. 이 과정은 다음 화학 물질 공식 로 표시 될 수 있습니다. :
C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + 36 또는 38 ATP
세포 호흡의 산물
다음과 같은 세포 호흡 공식을 읽을 수도 있습니다.
포도당 + 산소 -> 물 + 이산화탄소 + 에너지
기본적으로, 인체의 세포와 다른 이종 영양 유기체의 세포는 포도당과 산소를 이용하여 에너지를 생성하며, 이산화탄소와 물은이 반응의 부산물로 생성됩니다. 숨을 쉬면 산소를 당기고 신체는 섭취하는 포도당과 함께이 산소를 사용하여 세포의 활동을 주도하는 데 필요한 에너지를 만듭니다.
.폐에 의해 채취 된 산소는 먹는 음식에서 당기는 설탕을 분해하거나 분해하는 데 사용됩니다. 산소와 설탕 사이의 이러한 상호 작용은 목재 로그를 태우는 것이 에너지를 방출하는 방식과 유사한 방식으로 열 에너지를 방출합니다. 세포 호흡 과정에서 설탕의 에너지가 방출되고 산소가 설탕을 분해 한 후 이산화탄소가 부산물로 생성됩니다. 설탕에서 유래 한 에너지는 나중에 사용하기 위해 신체의 세포에 저장됩니다.
설명 된 것은 에어로빅 호흡 과정인데,이 용어는 산소를 에너지를 유도하기위한 촉매로 사용한다는 사실에서 비롯됩니다. 혐기성 호흡, 산소없이 호흡이 수행됩니다. (그러나 혐기성 호흡은 호기성 호흡보다 에너지를 생산하는 데 훨씬 덜 효율적이며, 호기성 호흡보다 훨씬 적은 ATP를 만듭니다.) 호기성 호흡 과정은 일반적으로 4 가지 개별 과정으로 나뉩니다. 세포가 필요로하는 ATP의 일부는 포도당을 변형시키는 반응의 직접적인 결과이다. 그러나 세포 호흡에 의해 생성 된 대부분의 ATP는 산화 적 인산화로 알려진 공정/단계에서 비롯되며,이 과정의 최종 단계로 생각할 수 있습니다.
세포 호흡기의 단계
세포 호흡 과정의 4 가지 상이있는 4 가지 단계는 당분 해, 피루 베이트 산화, 구연산 사이클 또는 Krebs 사이클 및 산화 인산화입니다.
당분 해는 세포 호흡 과정의 첫 번째 단계이며, 글리콜분 분자 동안 포도당 분자 중 다양한 화학적 과정 및 변형을 통해 다른 분자로 전환됩니다. 당분 해는 본질적으로 프로세스의 다른 세 단계를 설정하여 ATP를 생성 하여이 단계에서 약간의 ATP 자체를 생성합니다. 당분 해는 세포의 시토 졸 또는 세포질에서 발생하며 산소 또는 산소없이 수행 할 수 있습니다. 호기성 호흡 동안, 포도당 (6 개의 탄소를 가진 당 분자)은 피루 베이트의 물질의 2 분자로 변형된다. 피루 베이트의 산화는 NADH의 두 분자의 생성을 초래한다. 이들 NADH 분자는 전자를 다른 반응으로 수송하는 것을 담당한다. 이 단계에서 ATP의 두 분자도 생성됩니다.
세포 호흡 과정의 다음 단계는 피루 베이트 산화이다. 피루 베이트 산화는 당분 해 동안 생성 된 피루 베이트 분자가 미토콘드리아의 가장 안쪽 부분 인 미토콘드리아 매트릭스에 들어간 후에 발생합니다. 피루 베이트가 미토콘드리아 매트릭스에 들어간 후, 그것은 코엔자임 A와 융합되며,이 융합은 아세틸 CoA라고하는 새로운 분자를 만듭니다. 아세틸 CoA는 피루 베이트와 달리 2- 탄소 분자입니다. 피루 베이트를 아세틸 CoA로 변형시키는 과정은 또한 더 많은 NADH 분자를 생성하고 부산물로서 이산화탄소를 생성한다.
세포 호흡 과정의 세 번째 단계는 시트르산 사이클이며, 이는 Krebs 사이클 또는 트리 카르 복실 산 사이클과 같은 다른 이름으로 나타납니다. 이 단계 동안, 피루 베이트 산화 상 동안 생성 된 아세틸 CoA는 변형을 겪고 옥스 살로 아세트산 분자와 융합된다. 이 융합은 구연산을 생성하고, 구연산은 많은 다른 복잡한 반응을 겪을 것이다. 이 과정의 최종 단계는 더 많은 옥 살로 아세트산을 생성하여 사이클을 설정하여 다시 시작할 수 있기 때문에이 단계를 구연산주기라고합니다. 이산화탄소는 구연산주기 동안 방출되며 ATP가 생성됩니다. ATP와 함께 Fadh2 및 NADH의 분자가 생성됩니다.
구연산주기의 최종 단계는 산화 적 인산화이다. 사이클의 이전 단계에서 생성 된 NADH와 FADH2의 분자는 이제 그들과 함께 운반하는 전자를 떨어 뜨립니다. 전자는 전자 수송 체인으로 방출됩니다. 더 이상 전자가 부담을받지 않은 결과, NADH 및 FADH2는 더 간단한 형태 인 NAD+ 및 FAD로 증류됩니다. 방출 된이 분자들은 이제 전자 전자 수송 체인을 통해 움직 이며이 과정은 에너지를 방출하는 것입니다.
수송 체인을 통한 전자의 움직임의 결과로, 양성자는 미토콘드리아 매트릭스에서 강제로 강제됩니다. 양성자가 미토콘드리아 매트릭스를 떠날 때 그들은 구배를 형성합니다. 양성자가 매트릭스로 돌아 오면 ATP 신타 제라고하는 효소 덕분에 ATP가 생성됩니다. 전자 수송 사슬은 전자를 수용 한 후 양성자와 산소 결합의 분자가 물을 생성 할 때 끝납니다.
공정이 끝나면 ATP의 32 ~ 34 개가 생성 될 것입니다. 대부분의 ATP는 양성자 구배가 미토콘드리아 매트릭스에서 생성 될 때 생성됩니다. 산화 적 인산화는 이러한 방식으로 ATP의 26에서 28 단위 사이의 어딘가에 생성됩니다. 기질 인산화는 또한 또 다른 4 내지 6 단위의 ATP를 생성한다. 그러나 그 활자체 설정은 약간의 ATP를 사용하기 때문에 공정의 실제 수율은 약 30 ATP 단위입니다.
세포 호흡 및 광합성
광합성은 식물이 스스로 에너지를 만들기 위해 사용하는 것입니다. 이를 위해 식물은 세포에 안료를 사용하여 특정 파장의 빛을 가리게하고 빛 에너지는 식물의 세포에서 소기관에 의해 탄수화물로 전환됩니다. 한편, 세포 호흡은 산소를 사용하여 포도당을 ATP로 변환합니다.
세포 호흡 과정과 광합성 과정은 서로 특별한 관계를 갖습니다. 두 프로세스는 서로 반대되는데, 다른 프로세스는 처리를위한 다른 프로세스의 각 출력을 취합니다. 이것은 광합성과 세포 호흡에 대한 방정식을 나란히 비교할 때 볼 수 있습니다 :
세포 호흡의 방정식은 다음과 같습니다.
C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + 36 또는 38 ATP
광합성에 대한 방정식은 다음과 같습니다.
6H2O + 6CO2 → C6H12O6 + 6O2
광합성에 대한 방정식은 세포 호흡에 대한 방정식의 역입니다. 식물은 물과 이산화탄소를 사용하여 태양에서 에너지를 그들이 사용할 수있는 에너지로 전환 시키며,이 과정의 결과로 산소와 포도당을 제공합니다. 대조적으로, 동물 세포는 산소와 수소를 결합하여 에너지를 생성하고 이산화탄소와 물을 부산물로 방출합니다. 동물과 식물 사이의 이러한 관계는 탄소주기라고 불리며, 탄소가 생물권 전체를 통해 어떻게 순환하고, 동물에서 식물로, 대기로, 다시 돌아가는지를 참조합니다.
혐기성 호흡
이전에 이야기 한 세포 호흡의 유형은 산소의 존재하에 발생하기 때문에 호기성 호흡이라고합니다. 그러나 호기성 호흡이 발생하기에 충분한 산소가 없으면 특정 세포는 혐기성 호흡의 실행을 통해 여전히 에너지를 생성 할 수 있습니다. 혐기성 호흡은 일반적으로 필요한 산소없이 ATP를 만들 수 있습니다. 그러나 ATP가 얼마나 많이 생산되는지에 관해서는 호기성 호흡보다 훨씬 덜 효율적이며, 유산소 호흡이 생성하는 ATP의 양을 약 18 번째 (1/18)로 만듭니다.
.혐기성 호흡의 한 가지 유형은 발효입니다. 발효는 ATP를 생성하는 여러 단계가있는 호기성 호흡과 달리 발효에서 당분 해 경로는 ATP를 추출하는 유일한 것입니다. 글리콜분이 발효에서 피루 베이트를 생성하는 반면, 피루 베이트는 나머지 경로를 진행하지 않으며, 시트르산 사이클 및 전자 수송 사슬과 같은 호기성 호흡과 관련된 다른 단계를 건너 뜁니다.
.발효 과정에서 전자 수송 체인이 건너 뜁니다. NADH는 전자를 유지합니다. 결여 된 산화, Krebs 사이클 및 전자 수송 체인 단계를 보상하기 위해, NAD+를 생성 할 수있는 발효에는 몇 가지 반응이있다. 이것은 NADH 분자가 피루 베이트와 같은 분자를 획득하고 전자를 훔치도록함으로써 달성된다. 이렇게하면 NAD+가 생성 될 수 있고 해석 과정이 다시 시작될 수 있습니다.
