Celično dihanje pri ljudeh

Definicija

Celično dihanje, znano tudi kot aerobno (iz starogrškega "aer" - zrak) celično dihanje, pri ljudeh opisuje razgradnjo hranil, kot so glukoza ali maščobne kisline, in porabo kisika (O2) za proizvodnjo energije, kar je potrebno za preživetje celic. V tem procesu se hranila oksidirajo, torej oddajajo elektrone, kisik pa se zmanjša, kar pomeni, da prevzame elektrone. Končna proizvoda, ki nastaneta iz kisika in hranil, sta ogljikov dioksid (CO2) in voda (H2O).

Delovanje in naloge celičnega dihanja

Vsi procesi v človeškem telesu zahtevajo energijo. Telesno gibanje, možganov funkcija, premagovanje srce, proizvodnja slina or lasje in celo prebava zahteva energijo. Poleg tega telo za preživetje potrebuje kisik.

Tu je celično dihanje še posebej pomembno. S pomočjo tega in plinastega kisika lahko telo zažge energijsko bogate snovi in ​​proizvede energijo, ki jo potrebuje. Kisik nam sicer ne zagotavlja energije, je pa potreben za izvajanje kemičnih procesov zgorevanja v telesu in je zato bistven za naše preživetje.

Telo pozna veliko različnih vrst virov energije:

  • Glukoza (sladkor) je glavni vir energije in osnovni gradnik, pa tudi končni izdelek, razdeljen iz vseh škrobnih živil
  • Maščobne kisline in glicerin so končni produkti cepitve maščobe in se lahko uporabljajo tudi pri proizvodnji energije
  • Zadnja skupina virov energije so aminokisline, ki so produkt cepitve beljakovin. Po določeni preobrazbi v telesu jih lahko nato uporabimo tudi pri dihanju celic in s tem za proizvodnjo energije

Vir energije, ki ga človeško telo najbolj uporablja, je glukoza. Obstaja veriga reakcij, ki s porabo kisika na koncu privede do produktov CO2 in H2O.

Ta postopek vključuje glikolizo, to je cepljenje glukoze in prenos izdelka piruvat prek vmesnega koraka acetil-CoA v citratni cikel (sinonim: cikel citronske kisline ali tudi rak cikel). Ta cikel vključuje tudi izdelke cepitve drugih hranil, kot so aminokisline ali maščobne kisline. Postopek, v katerem se maščobne kisline "zdrobijo", da lahko tečejo tudi v citratni cikel, imenujemo beta-oksidacija.

Citratni cikel je torej nekakšna oskrbovalna točka, kjer se lahko vsi viri energije oskrbujejo z energijsko presnovo. Cikel poteka v mitohondriji, "energetske elektrarne" človeških celic. Med vsemi temi procesi se energija v obliki ATP delno porabi, vendar že proizvede, kot je to na primer pri glikolizi.

Poleg tega so v glavnem ustvarjene druge zaloge vmesne energije (npr. NADH, FADH2), ki svojo funkcijo vmesnih zalog energije izpolnjujejo le med proizvodnjo energije. Te molekule za vmesno shranjevanje se nato pretakajo v zadnji korak celičnega dihanja, in sicer v korak oksidativne fosforilacije ali imenovan tudi dihalna veriga. To je korak, v katerem so si do zdaj prizadevali vsi procesi.

Dihalna veriga, ki poteka tudi v mitohondriji, je spet sestavljen iz več korakov, v katerih se z energijsko bogatimi vmesnimi skladiščnimi molekulami proizvaja večnamenski nosilec energije ATP. Skupaj razgradnja ene molekule glukoze povzroči skupno 32 molekul ATP. Dihalna veriga vsebuje različne beljakovinske komplekse, ki imajo tukaj zelo zanimivo vlogo.

Delujejo kot črpalke, ki ob porabi molekul vmesnega skladišča protone (ione H +) črpajo v votlino mitohondrijske dvojne membrane, tako da obstaja velika koncentracija protonov. To povzroči koncentracijski gradient med medmembranskim prostorom in mitohondrijskim matriksom. S pomočjo tega gradienta na koncu nastane beljakovinska molekula, ki deluje podobno kot nekakšna vodna turbina. Zaradi tega gradienta protonov protein sintetizira molekulo ATP iz ADP in fosfatne skupine.