Распад и окисление веществ в клетках, также известный как клеточное дыхание, представляет собой серию биохимических реакций, в результате которых питательные вещества превращаются в АТФ (аденозинтрифосфат), основную энергетическую валюту клетки, и отработанные продукты, которые затем выводятся из клетки. Этот процесс осуществляется главным образом в митохондриях клеток и включает три основных этапа: гликолиз, цикл Кребса (или цикл лимонной кислоты) и цепь переноса электронов.
Гликолиз: Это первый этап процесса клеточного дыхания. Он происходит в цитоплазме клетки и включает в себя расщепление одной молекулы глюкозы (шестиуглеродного сахара) на две молекулы пирувата (трехуглеродного соединения) с образованием небольшого количества АТФ (чистый прирост двух молекул АТФ на глюкозу) и NADH (переносчика электронов).
Цикл Кребса (цикл лимонной кислоты): Этот цикл происходит в митохондриях. Прежде чем попасть в цикл, каждый пируват расщепляется до молекулы ацетил-КоА, которая попадает в цикл. Каждый оборот цикла включает серию реакций, в результате которых образуются АТФ, NADH и FADH2 (другой переносчик электронов), а также углекислый газ в качестве отработанного продукта.
Цепь переноса электронов: Эта серия белковых комплексов расположена во внутренней митохондриальной мембране. NADH и FADH2, произведенные на предыдущих этапах, отдают свои электроны электронно-транспортной цепи. Движение этих электронов по цепи обеспечивает энергию для перекачки протонов через внутреннюю митохондриальную мембрану, создавая протонный градиент. Этот градиент приводит к синтезу АТФ с помощью АТФ-синтазы в процессе, называемом окислительным фосфорилированием. Кислород является последним акцептором электронов в цепи, соединяясь с электронами и протонами, образует воду.
Клеточное дыхание – это высокоэффективный процесс, который позволяет организмам извлекать большое количество энергии из потребляемых ими питательных веществ. Важно отметить, что он также регулируется в соответствии с энергетическими потребностями клетки.