Informacija

Za što ljudsko tijelo koristi kisik osim konačnog akceptora elektrona u transportnom lancu elektrona?

Za što ljudsko tijelo koristi kisik osim konačnog akceptora elektrona u transportnom lancu elektrona?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Moji učitelji biologije nikada nisu objasnili zašto životinje trebaju disati kisik, samo što mi organizmi umiremo ako predugo ne dobivamo kisik. Možda je netko od njih spomenuo da se koristio za proizvodnju ATP -a. Sada smo na satu AP biologije konačno naučili specifičnosti upotrebe kisika u lancu transporta elektrona zbog njegove velike elektronegativnosti. Ali pretpostavljam da ovo vjerojatno nije jedini razlog zašto nam je potreban kisik.

Koje druge svrhe služi kisik koji unosimo disanjem? Dovodi li nedostatak kisika do smrti samo zbog zaustavljanja proizvodnje ATP -a ili postoji i neki drugi razlog? Koliki postotak kisika koji unesemo disanjem kasnije se izbacuje kroz dah u obliku ugljičnog dioksida?


Kisik je zapravo jako otrovan za stanice i organizme - reaktivne vrste kisika izazivaju oksidativni stres, bitno oštećenje stanica i doprinose starenju stanica. Mnogi anaerobni organizmi nikada se nisu naučili nositi s tim i gotovo odmah umiru kada su izloženi kisiku. Jedan klasičan primjer za to je C. botulinum.

Kisik je ugrađen u nekoliko molekula u stanici (na primjer riboze i određene aminokiseline), ali koliko ja znam, sve to dolazi u stanicu kao produkti metabolizma, a ne u obliku čistog kisika.

Kisik ($ ce {O2} $) koje dišemo potpuno je istrošeno tijekom aerobnog disanja. Stehiometrija toga dana je sljedećom pojednostavljenom jednadžbom:

$$ ce {C_6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O + zagrijavanje} $$

WYSIWYG -ov odgovor ide u detalje.


Superoksid, O.2 stvara imunološki sustav u fagocitima (uključujući neutrofile, monocite, makrofage, dendritičke stanice i mastocite) koji koriste NADPH oksidazu za proizvodnju iz O2 za uporabu protiv napadajućih mikroorganizama. Međutim, u normalnim uvjetima, transportni lanac mitohondrijskog elektrona glavni je izvor O2, pretvarajući možda do 5% O2 do superoksida. [1]

Kao sporednu napomenu, postoje dvije strane ovog novčića. Iako je ovo koristan alat protiv mikroorganizama, stvaranje reaktivnih vrsta kisika inkriminirano je autoimunim reakcijama i dijabetesom (tip 1). [2]

[1] Paker L, Ed. Metode u enzimologiji, Svezak 349. San Diego, Kalifornija: Academic Press; 2002. godine

[2] Thayer TC, Delano M, et al. (2011) Proizvodnja superoksida od strane makrofaga i T stanica kritična je za indukciju autoreaktivnosti i dijabetesa tipa 1, 60(8), 2144-51.


Vjerojatno već znate taj citokrom c oksidaza, posljednji kompleks lanca transporta elektrona, pripada klasi enzima nazvanih oksidoreduktaze, koji koriste atome kisika kao akceptore elektrona. Jedna vrsta oksidoreduktaza su oksidaze, enzimi koji (barem u teoriji [1]) koriste molekularni kisik-O2, poput zraka-kao njihov akceptor elektrona. Koliko ja znam, ponekad to nije slučaj: ksantin oksidaza, koja pretvara ksantin u mokraćnu kiselinu, dobiva atome kisika iz vode [2]. Primjeri "pravih" oksidaza uključuju oksidazu L-aminokiselina i citokrom P450 (poznat i kao obitelj CYP).

Unatoč tome što je citokrom P450 brojna i važna enzimska obitelj, odgovorna za metabolizam većine poznatih lijekova i neke bitne transformacije lipida, vjerojatno troši samo dio kisika koji životinje udišu. Nisam mogao pronaći nikakve procjene, ali bi iznenađen ako je iznosio više od možda 0,1%.


[1] Uvod u klasu EC1

[2] Metz, S. i Thiel, W. Kombinirana QM/MM studija o redukcijskoj polureakciji ksantin oksidaze: orijentacija i mehanizam supstrata. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14885-14902, PMID: 20050623.


Ogromna upotreba kisika daje nam (u kombinaciji s hranom) energiju. U našim stanicama imamo veliku potrebu za energijom, zbog čega imamo ova pluća, dijafragme, crvena krvna zrnca itd .; uvjeravaju da dobivamo kisik za dobivanje energije (putem transportnog lanca elektrona).

Ukupni metabolizam glukoze (C6H12O.6) je reprezentativna reakcija:

C6H12O.6 + 6 O.2 -> 6 CO2 + 6 H2O + energija

Možete vidjeti da izlazi isto toliko kisika kao i plinoviti CO2 koji je došao kao plinoviti kisik (O2).

Energija se privremeno zadržava u obliku fosfatne veze u molekulama ATP -a, tako da se može premjestiti oko stanice do mnoštva staničnih procesa kojima je potrebna energija.

Energija je toliko bitna za stanične procese koji održavaju životinjske stanice da nedostatak te energije, koji brzo nastaje kada dođe do nedostatka kisika, uskoro uzrokuje nepovratna oštećenja i smrt.


Još jedan mali dodatak


Postoji klasa oksidoreduktaza tzv oksigenaze koji ugrađuju molekularni kisik u podloge, a ne samo ga koriste kao akceptor elektrona kao u oksidazama (imajte na umu da je terminalni enzim u ETC -u oksidaza i da postoje i druge takve oksidaze). Drugim riječima, kisik nije kofaktor nego ko-supstrat. Oksigenaze se dalje razvrstavaju u dioksigenaze i monooksigenaze koje sadrže dva atoma kisika i jedan atom kisika. Primjeri:

  • Obitelj citokroma P450 (monooksigeneza): uključena u detoksikaciju ksenobiotika
  • Ciklooksigenaza (dioksigenaza): uključena u proizvodnju prostaglandina koji su uključeni u bol i upalu. Mnogi NSAID lijekovi protiv bolova poput aspirina, paracetamola i ibuprofena ciljaju ciklooksigenazu-2 (COX2)
  • Lipoksigenaza (dioksigenaza): Sudjeluje u proizvodnji leukotriena koji su uključeni u upalu.
  • Monoaminooksidaza (monooksigenaza): Sudjeluje u katabolizmu neurotransmitera poput epinefrina, norepinefrina i dopamina.

Dovodi li nedostatak kisika do smrti samo zbog zaustavljanja proizvodnje ATP -a ili postoji i neki drugi razlog?

Smrt se uglavnom događa zbog zastoja u proizvodnji ATP -a. Neke su stanice, poput neurona (a možda i srčanih mišića), vrlo osjetljive na gubitak kisika (zbog energetskih potreba) i kliničku smrt zbog hipoksije obično nastaje zbog gubitka osnovne funkcije mozga.

Koliki postotak kisika koji unesemo disanjem kasnije se izbacuje kroz dah u obliku ugljičnog dioksida?

Kao što je već spomenuto, kaže se da postoji grubi omjer CO 1: 12 proizvodnja i O2 potrošnja. Međutim, kako je naznačeno u komentaru CurtF -a, O2 ne tvori CO2; tvori vodu u posljednjoj reakciji ETC. CO2 nastaje u drugim reakcijama Krebsovog ciklusa.

Glikoliza proizvodi 32 molekule ATP -a za 1 molekulu glukoze putem ETC -a (vidi ovdje). U ETC -u postoje tri kompleksa, a treći ovisi o kisiku; pa možete pretpostaviti da 1/2 molekule O2 potrošeno za proizvodnju 3 molekule ATP -a. Stoga bi 32 molekule ATP -a potrošile 4 molekule O2. Čini se da postoji omjer CO 1: 12 proizvodnja i O2 potrošnja.

Možemo to vidjeti ovako:

FADH2 ulazi u ETC u drugi kompleks dok NADH ulazi u prvi kompleks. Možemo reći da je sve dok je NADH prisutan FADH2 ne bi trebao dodatni kisik.

NADH ili FADH2 molekuli bi bilo potrebno 1/2 molekule O2. Postoji 8 molekula NADH i 2 molekule FADH2 proizvedeno tijekom ciklusa glikolize+krebsa što bi zahtijevalo 10/2 = 5 molekule O2. Glikoliza proizvodi 4 molekule CO2 tijekom krebsovog ciklusa.

Međutim, 2 citosolne molekule NADH zahtijevaju 2 ATP -a (drugim riječima drugu molekulu NADH) za transport u mitohondrije. Dakle, neto učinak može biti zapravo blizu 1: 1 O.2: CO2.

Drugi faktor koji treba uzeti u obzir je da tri kompleksa zapravo ne proizvode ATP; oni samo pumpaju protone kako bi stvorili kemijski potencijal. F0Ž1-ATP sintaza bi vjerojatno djelovala tek nakon praga H+ potencijal je uspostavljen. Molekula 1 ATP po kompleksu najvjerojatnije je srednja vrijednost, a ne točno ono što se stvarno događa po reakciji.


13.38: Bolesti dišnog sustava

  • Doprinos CK-12: Biološki koncepti
  • Izvor iz Zaklade CK-12

Počinje li stvaranje ATP -a plućima?

Očigledna je važnost lijepog para zdravih pluća. Svima nam je potreban kisik da uđe u pluća, pa se kisik može prenijeti u krv, pa se može transportirati po našem tijelu, tako da svaka stanica može primiti svoj pravilan udio kisika, dopuštajući kisiku da posluži kao posljednji akceptor elektrona tijekom transportni lanac elektronskog staničnog disanja, dopuštajući stanici da proizvodi puno ATP -a. A sve počinje s plućima.


Hemoglobin

Hemoglobin je tetramer, što znači da se sastoji od četiri podjedinice. Svaka podjedinica je sastavljena od globin polipeptidnog lanca i pridružene hemske skupine (porfirinski prsten sa središnjim atomom željeza). Svaki atom željeza, pa prema tome svaka podjedinica, može reverzibilno povezati s a pojedinačna molekula kisika.

Postoji niz strukturno različitih podjedinica koje se kombiniraju u različite vrste hemoglobina. Normalni hemoglobin za odrasle (hemoglobin A) čini oko 97% hemoglobina odraslih i sastoji se od 2 α i 2 β podjedinice. Fetalni hemoglobin ima drugačiji sastav podjedinica, a razlozi za to bit će razmotreni kasnije.

Vezanje hemoglobina i kisika

Svaki podjedinica hemoglobina može vezati a pojedinačna molekula kisika, pa se svaka molekula hemoglobina može povezati s između 0 i 4 kisik molekula u bilo kojem trenutku.

Kad se molekula kisika veže za hem skupinu, a dolazi do konformacijske promjene u povezanoj strukturi lanca globina. Kako su lanci globina blisko povezani, promjena oblika jedne podjedinice prenosi se i na drugu podjedinicu. Vezanje kisika na jednu podjedinicu hemoglobina djeluje na povećati afinitet preostalih podjedinica za kisik. Deoksigenirani hemoglobin postoji u "napetoj" (T) konformaciji, s niskim afinitetom za kisik. Kako se kisik počinje vezati za hemske skupine, hemoglobin prelazi u 'opušteno' (R) stanje, dopuštajući da se daljnje molekule kisika lakše vežu. Taj se proces naziva suradnja. 2

Ova suradnja između podjedinica rezultira karakteristikom krivulja disocijacije sigmoidnog kisika-hemoglobina prikazano na slici 2.

Afroditet hemoglobin-kisik

Kao što pokazuje gornja krivulja disocijacije kisik-hemoglobin, na količinu kisika vezanu za hemoglobin (zasićenje kisikom) utječe parcijalni tlak kisika (PaO2) u krvi. Međutim, ovaj odnos i oblik krivulje nisu konstantni jer na afinitet hemoglobina prema kisiku utječe fiziološko okruženje.

Neki važni čimbenici koji utječu afinitet hemoglobin-kisik raspravlja se u nastavku.

Nizak pH, značajka tkiva s visokom metaboličkom aktivnošću, smanjuje afinitet hemoglobina za kisik, pomicanjem krivulje udesno. Smanjeni afinitet to znači više kisika se rasterećuje u metabolički aktivnim tkivima, gdje je potreba za kisikom najveća. Smanjenje afiniteta hemoglobin-kisik pri niskom pH poznato je kao Bohrov efekt.

Temperatura

Povećano temperatura smanjuje afinitet hemoglobina prema kisiku, pomicanjem krivulje udesno. To ima važan učinak tijekom vježbanja kada aktivni mišić povisuje temperaturu i stoga izaziva povećano rasterećenje kisika.

2,3-DPG

2,3- difosfoglicerat je međuproizvod od glikoliza, nalazi se u crvenim krvnim zrncima. 2,3-DPG smanjuje afinitet hemoglobina za kisik, pomicanjem krivulje udesno. Povećani 2,3-DPG nalazi se u anemija i u visina, što je važno u prevenciji hipoksije tkiva. 2

Fetalni hemoglobin

Fetalni hemoglobin mora se ponašati drugačije od hemoglobina odraslih kako bi se olakšala isporuka kisika majke do fetusa preko placente. To se postiže strukturnim razlikama između odraslog i fetalnog hemoglobina. Fetalni hemoglobin je tetramer poput odraslog oblika, ali 2 β podjedinice zamjenjuju se 2 γ podjedinicama, stvarajući strukturu α2γ2. Rezultat zamjene ove podjedinice je taj fetalni hemoglobin ima veći afinitet prema kisiku nego što to čini odrasli hemoglobin. To olakšava isporuku kisika kroz posteljicu od majčinske cirkulacije (hemoglobin odrasle osobe s nižim afinitetom) do fetalne cirkulacije (fetalni hemoglobin višeg afiniteta).

Klinička važnost: Trovanje ugljičnim monoksidom

Ugljični monoksid je bezbojan, plin bez mirisa koji se mogu ispuštati iz neispravnih kotlova ili ispušnih plinova, kao i biti prisutni u zagađenom zraku i dimu cigareta. Njegovi patološki učinci proizlaze iz njegove sposobnosti da oštetiti prijenos kisika hemoglobina. Ugljični monoksid veže se za skupine hema stvaranja hemoglobina karboksihemoglobin, ali s otprilike 210 puta veći afinitet od kisika. Povećani afinitet ugljičnog monoksida prema hemoglobinu znači da čak i niske koncentracije mogu istisnuti kisik s njegovih mjesta vezivanja i izrazito smanjiti dotok kisika u tkiva. Vezanje ugljičnog monoksida također pomiče krivulju disocijacije hemoglobina kisika na lijevo, smanjujući sposobnost bilo kojeg vezanog kisika da se disocira u tkivima i dovodi do tkivne hipoksije.

Niska zasićenost kisikom koja je posljedica trovanja ugljičnim monoksidom često se ne otkriva pulsnom oksimetrijom, jer većina pulsnih oksimetara ne može razlikovati oksihaemoglobin od karboksihemoglobina. Mjerenje zasićenja kisikom putem plina iz arterijske krvi trebalo bi, međutim, otkriti pravu zasićenost kisikom. PaO2 neće ostati pod utjecajem toksičnosti ugljičnog monoksida.

Otrovanje ugljikovim monoksidom može uzrokovati niz simptoma, ovisno o koncentraciji i duljini izloženosti (a time i koncentraciji karboksihemoglobina). Blagi simptomi uključuju glavobolje, mučnina i povraćanje i letargija ali visoke koncentracije ili akutna toksičnost mogu rezultirati napadaji, koma ili čak smrt. 3


Koja je uloga kisika u aerobnom disanju?

Kisik se koristi kao akceptor elektrona u lancu transporta elektrona aerobnog disanja za stvaranje adenozin trifosfata ili ATP -a. Ovaj spoj je bitna komponenta u unutarstaničnom prijenosu energije. Aerobno stanično disanje u izravnoj je suprotnosti s anaerobnim disanjem kojemu nije potreban kisik.

Stanično disanje, bilo aerobno ili anaerobno, metabolički je proces koji pretvara hranjivu energiju u ATP i otpadne proizvode. U ljudskom tijelu to se pretvara u razgradnju hrane u energiju pohranjenu u obliku šećera, a zatim pomoću tog šećera za stvaranje ATP -a, koji omogućuje stanicama obavljanje vitalnih životnih funkcija. ATP je u biti "energetska valuta" koja omogućuje prijenos energije između šećera i stanica.

Aerobno disanje koristi kisik prikupljen tijekom procesa anatomskog disanja (ili disanja) kako bi olakšao sintezu ATP -a. U ovoj ulozi, kisik je akceptor elektrona u lancu prijenosa elektrona koji sintetizira ATP iz hranjivih tvari. Kako bi se dovršio proces sinteze ATP -a, moraju biti prisutni i različiti dodatni enzimi, prvenstveno ATP sintaza.

Postupak aerobnog staničnog disanja i ulogu kisika u njemu možda je najbolje razumjeti usporedbom s anaerobnim staničnim disanjem. Anaerobno disanje odvija se kada organizam pretvori hranjive tvari u ATP bez prisutnosti kisika u transportnom lancu elektrona. Umjesto toga koriste se tvari poput fumarata, nitrata, sulfata ili sumpora.


Ključni uvjeti

Kao Amazon suradnik zarađujemo od kvalificiranih kupnji.

Želite citirati, podijeliti ili izmijeniti ovu knjigu? Ova je knjiga Creative Commons Attribution License 4.0 i morate pripisati OpenStax.

    Ako cijelu knjigu ili njezin dio distribuirate u tiskanom obliku, morate na svaku fizičku stranicu unijeti sljedeće atribute:

  • Upotrijebite donje informacije za stvaranje citata. Preporučujemo korištenje alata za citiranje poput ovog.
    • Autori: Samantha Fowler, Rebecca Roush, James Wise
    • Izdavač/web stranica: OpenStax
    • Naslov knjige: Koncepti biologije
    • Datum objave: 25. travnja 2013
    • Mjesto: Houston, Texas
    • URL knjige: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/1-introduction
    • URL odjeljka: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/4-key-terms

    © 12. siječnja 2021. OpenStax. Sadržaj udžbenika koji proizvodi OpenStax licenciran je licencom Creative Commons Attribution License 4.0. Naziv OpenStax, logotip OpenStax, naslovnice knjiga OpenStax, naziv OpenStax CNX i logotip OpenStax CNX ne podliježu licenci Creative Commons i ne smiju se reproducirati bez prethodnog i izričitog pisanog pristanka Sveučilišta Rice.


    Za što ljudsko tijelo koristi kisik osim konačnog akceptora elektrona u transportnom lancu elektrona? - Biologija

    Živa stanica ili gradi molekule, što se naziva anabolizam, ili ruši molekule naziva se katabolizam. Proces katabolizma, odnosno razgradnje molekula, služi za stvaranje energije ili za stvaranje molekula koje se koriste kao građevni blokovi za makromolekule. U katabolizmu se molekule poput bjelančevina, masti i ugljikohidrata metaboliziraju dajući molekule za pohranu energije poput ATP -a ili molekule prekursora za upotrebu u rastu stanica i homeostazi.

    U anabolizmu se molekule bogate energijom koriste zajedno s prekursorskim molekulama za izgradnju makromolekula potrebnih stanici za preživljavanje i replikaciju. Ove makromolekule uključuju DNK, enzime i komponente stanične stjenke. Katabolizam i anabolizam su procesi koji rade sinkronizirano kako bi optimizirali sposobnost stanica za opstanak.

    • Korak po korak opis putova stvaranja energije.
    • Detaljan opis fosforilacije na razini supstrata.
    • Prijenos elektrona u staničnim membranama i mitohondrijima za stvaranje ATP -a.
    • Mapa koncepta koja prikazuje međusobne veze novih koncepata u ovom vodiču.
    • Slajdovi s definicijom uvode pojmove prema potrebi.
    • Vizualni prikaz pojmova.
    • Korak po korak animirani primjeri kataboličkih procesa.
    • Vježbajte kviz o glavnim konceptima vodiča.

    Mikrobiološki metabolizam može se sažeti kao ravnoteža između kataboličkog i anaboličkog puta.
    Katabolički putevi stvaraju energiju korištenjem: ugljikohidrata, proteina i masti u metaboličkim ciklusima.
    Anabolički putevi koriste energiju stvorenu u kataboličkim procesima i molekule prekursora za stvaranje složenih makromolekula. Te molekule uključuju: polisaharide, lipide, aminokiseline, proteine ​​i nukleotide.
    Mnogi se putevi mogu "prisiliti" na vožnju unatrag. Stoga putevi koji su tipično katabolički u obrnutom smjeru mogu funkcionirati kao anabolički put.

    Pogledajte svih 24 lekcije iz anatomije i fiziologije, uključujući konceptualne vodiče, problemske vježbe i listove za varanje: Naučite se mikrobiologiji vizualno u 24 sata


    Ključni uvjeti

    Kao Amazon suradnik zarađujemo od kvalificiranih kupnji.

    Želite citirati, podijeliti ili izmijeniti ovu knjigu? Ova je knjiga Creative Commons Attribution License 4.0 i morate pripisati OpenStax.

      Ako cijelu knjigu ili njezin dio distribuirate u tiskanom obliku, morate na svaku fizičku stranicu unijeti sljedeće atribute:

    • Upotrijebite donje informacije za stvaranje citata. Preporučujemo korištenje alata za citiranje poput ovog.
      • Autori: Julianne Zedalis, John Eggebrecht
      • Izdavač/web stranica: OpenStax
      • Naslov knjige: Biologija za AP® tečajeve
      • Datum objave: 8. ožujka 2018
      • Mjesto: Houston, Texas
      • URL knjige: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/1-introduction
      • URL odjeljka: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/7-key-terms

      © 12. siječnja 2021. OpenStax. Sadržaj udžbenika koji proizvodi OpenStax licenciran je licencom Creative Commons Attribution License 4.0. Naziv OpenStax, logotip OpenStax, naslovnice knjiga OpenStax, naziv OpenStax CNX i logotip OpenStax CNX ne podliježu licenci Creative Commons i ne smiju se reproducirati bez prethodnog i izričitog pisanog pristanka Sveučilišta Rice.


      Što je fermentacija

      Fermentacija se odnosi na bilo koju skupinu kemijskih reakcija izazvanih mikroorganizmima za pretvaranje šećera u ugljikov dioksid i etanol. Šećeri se prvo podvrgavaju glikolizi. Tijekom glikolize, glukoza u šećeru iz heksoze razgrađuje se na dvije molekule piruvata. Piruvat je spoj s tri ugljika. Glikoliza koristi dvije molekule ATP -a dok proizvodi četiri molekule ATP -a iz energije oslobođene iz glukoze. Piruvat se oksidira u etanol ili mliječnu kiselinu. Ovisno o vrsti krajnjeg proizvoda, fermentacija se kategorizira u dva procesa kao etanolna fermentacija i fermentacija mliječne kiseline. Kvasac i neke bakterijske vrste obavljaju fermentaciju. Etanolna fermentacija koristi se za proizvodnju piva, kruha i vina. Neto kemijska jednadžba za fermentaciju etanola prikazana je u nastavku.

      Slika 1: Fermentacija etanolom

      Vrenje mliječne kiseline događa se u mišićima i tkivima životinja kada tkivima treba više energije. U proizvodnji jogurta fermentacija mliječne kiseline koristi se za proizvodnju mliječne kiseline iz laktoze. Neto kemijska reakcija za proizvodnju mliječne kiseline iz glukoze prikazana je u nastavku.


      Sažetak poglavlja

      Stanice obavljaju funkcije života kroz različite kemijske reakcije. Metabolizam stanice odnosi se na kombinaciju kemijskih reakcija koje se u njoj odvijaju. Kataboličke reakcije razgrađuju složene kemikalije na jednostavnije i povezane su s oslobađanjem energije. Anabolički procesi grade složene molekule od jednostavnijih i zahtijevaju energiju.

      U proučavanju energije pojam sustav odnosi se na materiju i okoliš uključene u prijenos energije. Entropija je mjera poremećaja u sustavu. Fizički zakoni koji opisuju prijenos energije su zakoni termodinamike. Prvi zakon kaže da je ukupna količina energije u svemiru konstantna. Drugi zakon termodinamike kaže da svaki prijenos energije uključuje neki gubitak energije u neupotrebljivom obliku, poput toplinske energije. Energija dolazi u različitim oblicima: kinetička, potencijalna i besplatna. Promjena slobodne energije reakcije može biti negativna (oslobađa energiju, eksergonska) ili pozitivna (troši energiju, endergonska). Za nastavak svih reakcija potreban je početni unos energije, koji se naziva energija aktivacije.

      Enzimi su kemijski katalizatori koji ubrzavaju kemijske reakcije smanjujući njihovu aktivacijsku energiju. Enzimi imaju aktivno mjesto s jedinstvenim kemijskim okruženjem koje odgovara posebnim kemijskim reaktantima za taj enzim, zvanim supstrati. Smatra se da se enzimi i podloge vežu prema modelu induciranog uklapanja. Djelovanje enzima regulirano je radi očuvanja resursa i optimalnog reagiranja na okoliš.

      4.2 Glikoliza

      ATP funkcionira kao energetska valuta za stanice. Omogućuje stanicama da kratko skladište energiju i transportiraju je unutar sebe kako bi podržale endergonske kemijske reakcije. Struktura ATP -a je struktura RNA nukleotida s tri vezane fosfatne skupine. Kako se ATP koristi za dobivanje energije, odvaja se fosfatna skupina i nastaje ADP. Energija dobivena katabolizmom glukoze koristi se za punjenje ADP -a u ATP.

      Glikoliza je prvi put koji se koristi za razgradnju glukoze za dobivanje energije. Budući da ga koriste gotovo svi organizmi na zemlji, mora da je evoluirao rano u povijesti života. Glikoliza se sastoji od dva dijela: Prvi dio priprema šestougljični prsten glukoze za razdvajanje na dva tri ugljikova šećera. Energija iz ATP -a ulaže se u molekulu tijekom ovog koraka kako bi potaknula razdvajanje. Druga polovica glikolize ekstrahira ATP i visokoenergetske elektrone iz atoma vodika i veže ih za NAD +. U prvu polovicu uložene su dvije molekule ATP, a u drugoj polovici nastaju četiri molekule ATP. Time se dobiva neto dobitak od dvije molekule ATP po molekuli glukoze za stanicu.

      4.3 Ciklus limunske kiseline i oksidativna fosforilacija

      Ciklus limunske kiseline je niz kemijskih reakcija koje uklanjaju visokoenergetske elektrone i koriste ih u transportnom lancu elektrona za stvaranje ATP-a. Svaka molekula ciklusa proizvodi se jedna molekula ATP -a (ili ekvivalenta).

      Transportni lanac elektrona dio je aerobnog disanja koji koristi slobodni kisik kao konačni akceptor elektrona za elektrone uklonjene iz međuproizvoda u katabolizmu glukoze. Elektroni prolaze kroz niz kemijskih reakcija, s malom količinom slobodne energije koja se u tri točke koristi za transport vodikovih iona kroz membranu. To pridonosi gradijentu koji se koristi u kemiosmozi. Kako se elektroni prenose iz NADH ili FADH2 niz transportni lanac elektrona gube energiju. Proizvodi transportnog lanca elektrona su voda i ATP. Brojni međuprodukti mogu se preusmjeriti u anabolizam drugih biokemijskih molekula, poput nukleinskih kiselina, neesencijalnih aminokiselina, šećera i lipida. Te iste molekule, osim nukleinskih kiselina, mogu poslužiti kao izvori energije za put glukoze.

      4.4 Fermentacija

      Ako se NADH ne može metabolizirati aerobnim disanjem, koristi se drugi akceptor elektrona. Većina će organizama koristiti neki oblik fermentacije kako bi postigla regeneraciju NAD +, osiguravajući nastavak glikolize. Regeneraciju NAD + u fermentaciji ne prati proizvodnja ATP -a, stoga se potencijal NADH -a za proizvodnju ATP -a pomoću transportnog lanca elektrona ne koristi.

      4.5 Priključci na druge metaboličke putove

      Razgradnja i sinteza ugljikohidrata, bjelančevina i lipida povezuju se s putevima katabolizma glukoze. Ugljikohidrati koji također mogu ući u katabolizam glukoze uključuju galaktozu, fruktozu i glikogen. Oni se povezuju s glikolizom. Aminokiseline iz proteina povezuju se s katabolizmom glukoze putem piruvata, acetil CoA i komponenti ciklusa limunske kiseline. Sinteza kolesterola započinje acetil CoA, a sastojke triglicerida apsorbira acetil CoA i ulazi u ciklus limunske kiseline.


      [link] Tremetol, metabolički otrov koji se nalazi u biljci korijena bijele zmije, sprječava metabolizam laktata. Kad krave jedu ovu biljku, ona se koncentrira u mlijeku koje proizvode. Ljudi koji konzumiraju mlijeko postaju bolesni. Simptomi ove bolesti, koji uključuju povraćanje, bol u trbuhu i drhtanje, pogoršavaju se nakon vježbanja. Što mislite zašto je tomu tako?

      [link] Bolest je uzrokovana nakupljanjem laktata. Razina laktata raste nakon vježbanja, što pogoršava simptome. Mliječna bolest danas je rijetka, ali je bila uobičajena u srednjem zapadu Sjedinjenih Država početkom 1800 -ih.