Buněčné dýchání u lidí

Definice

Buněčné dýchání, také známé jako aerobní (ze starořeckého „aer“ - vzduchové) buněčné dýchání, popisuje u lidí rozklad živin, jako je glukóza nebo mastné kyseliny, se spotřebou kyslíku (O2) na výrobu energie, která je nezbytná pro přežití buněk. Během tohoto procesu jsou živiny oxidovány, tj. Vydávají elektrony, zatímco kyslík je redukován, což znamená, že absorbuje elektrony. Konečnými produkty, které se tvoří z kyslíku a živin, jsou oxid uhličitý (CO2) a voda (H2O).

Funkce a úkoly buněčného dýchání

Všechny procesy v lidském těle vyžadují energii. Fyzický pohyb, mozek funkce, bití z srdce, výroba slina or vlasy a dokonce i trávení vyžaduje energii. Tělo navíc potřebuje k přežití kyslík.

Zde má buněčné dýchání zvláštní význam. S pomocí tohoto a plynného kyslíku je tělo schopné spalovat energeticky bohaté látky a vyrábět potřebnou energii. Samotný kyslík nám neposkytuje energii, ale je nezbytný pro provádění chemických spalovacích procesů v těle, a je proto nezbytný pro naše přežití.

Tělo zná mnoho různých typů zdrojů energie:

• Glukóza (cukr) je hlavním zdrojem energie a základním stavebním kamenem, stejně jako konečný produkt štěpený ze všech škrobnatých potravin
• Mastné kyseliny a glycerin jsou konečné produkty štěpení tuků a lze je také použít při výrobě energie
• Poslední skupinou zdrojů energie jsou aminokyseliny, které jsou produktem štěpení bílkovin. Po určité transformaci v těle je pak lze použít také při buněčném dýchání, a tedy k výrobě energie

Lidským tělem nejvíce využívaným zdrojem energie je glukóza. Existuje řetězec reakcí, které při spotřebě kyslíku nakonec vedou k produktům CO2 a H2O.

Tento proces zahrnuje glykolýzu, tj. Štěpení glukózy a přenos produktu pyruvát prostřednictvím přechodného kroku acetyl-CoA do citrátového cyklu (synonymum: cyklus kyseliny citronové nebo také rakovina cyklus). Tento cyklus zahrnuje také produkty štěpení jiných živin, jako jsou aminokyseliny nebo mastné kyseliny. Proces, při kterém se mastné kyseliny „drtí“, aby mohly také proudit do citrátového cyklu, se nazývá beta-oxidace.

Citrátový cyklus je tedy jakýmsi zásobovacím místem, kde mohou být všechny zdroje energie dodávány do energetického metabolismu. Cyklus probíhá v mitochondrie„energetické elektrárny“ lidských buněk. Během všech těchto procesů se energie ve formě ATP částečně spotřebovává, ale již se vyrábí, jako je tomu například v glykolýze.

Kromě toho jsou převážně vytvářeny další mezilehlé zásoby energie (např. NADH, FADH2), které plní svou funkci mezilehlých zásob energie pouze při výrobě energie. Tyto mezilehlé akumulační molekuly pak proudí do posledního kroku buněčného dýchání, konkrétně do kroku oxidativní fosforylace nebo také zvaného respirační řetězec. To je krok, ke kterému se dosud u všech procesů pracuje.

Dýchací řetězec, který také probíhá v mitochondrie, opět sestává z několika kroků, ve kterých se energeticky bohaté mezilehlé akumulační molekuly používají k výrobě univerzálního nosiče energie ATP. Celkově vede degradace jedné molekuly glukózy k celkem 32 molekulám ATP. Dýchací řetězec obsahuje různé proteinové komplexy, které zde hrají velmi zajímavou roli.

Fungují jako pumpy, které při konzumaci mezilehlých zásobních molekul pumpují protony (ionty H +) do dutiny mitochondriální dvojité membrány, takže je zde vysoká koncentrace protonů. To způsobí koncentrační gradient mezi mezimembránovým prostorem a mitochondriální matricí. Pomocí tohoto gradientu se nakonec vytvoří proteinová molekula, která funguje podobně jako druh vodní turbíny. Poháněn tímto gradientem protonů, protein syntetizuje molekulu ATP z ADP a fosfátové skupiny.