Rakuhingamine

Rakuhingamine on rakus toimuvate hingamisprotsesside kompleks.See on astmeline toitainete molekulide (näiteks glükoos või rasvhapped) lagunemine, mis lõpuks vabastab energiat ATP (adenosiintrifosfaat) näol. Kõige tavalisemalt kasutatav energiaallikas on glükoos. Ensüümid lõhuvad iga glükoosi molekuli mitmete etappide vältel. Iga kovalentse sideme lõhkumisega vabaneb väike kogus energiat. Kui olemasoleva glükoosi hulk on liiga väike, on võimalik energiaallikana kasutada rasv- või aminohappeid.

Aeroobse hingamise summaarne valem on

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O

Aeroobne hingamine

Glükolüüs

Glükolüüs on esimene etapp mitmete reaktsioonide hulgast, mis kokku moodustavad hingamise. Otsetõlkes on glükolüüs "glükoosi lõhkumine". Glükolüüs toimub raku tsütoplasmas. See on anaeroobiline ( see tähendab, et protsess toimub ilma hapnikuta) ja selle tulem on pürovaat ja väike hulk ATPd. Üks molekul heksoosisuhkur glükoosi muutub kaheks molekuliks kolm-süsiniku molekuliks, mida nimetatakse pürovaadiks. Selle protsessi puhaskasu on kaks ATP molekuli ja kaks NADH + H molekuli. Glükolüüsi etapid on fosforüülimine, lüüsis, oksüdeerimine ja ATP moodustumine.

Neli ATP molekuli moodustub ühe glükoosimolekuli muutmisest kaheks pürovaadi molekuliks, kuid kaks molekuli ATPd on vajalikud, et alustada glükolüüsi jääb puhaskasumiks vaid kaks ATP molekuli. Lisaks ATP molekulidele ja pürovaadi molekuliele, moodustub kaks NADH + H molekuli.

Fosforüülimine

Fosforüülimise protsessis lisatakse kaks fosfaadi gruppi ATPst. Selle tulem on heksoosi bifosfaat (see esineb vastupidiselt hingamise eesmärgile ( ATP tegemine) kuid selleks kuluvad 2 ATPd taastakse hiljem).

Lüüsis

Selle reaktsiooni käigus heksoosi bifosfaat lõheneb kaheks trifosfaadiks.

Oksüdeerimine

Esmalt leiab aset veel üks fosforüülimine, kuid sel korral kasutatakse ATP asemel anorgaanilist fosfaat iooni. Moodustub kaks 3-bifosfaati. Energia, mis fosfaat ioonile lisatakse tuleb oksüdeerimise reaktsioonist. 3-bifosfaat oksüdeerub ja samaaegselt NAD redutseerub NADH+H.

ATP moodustumine

Oksüdeerimisele järgneb rida reaktsioone, mille käigus kaks fosfaadi gruppi igast 3-bifosfaadist kantakse üle kahele ADP molekulile, et moodustada kaks molekuli ATPd. Samuti toodetakse pürovaadi molekul.

Sidereaktsioon ja Krebi ringlus

Kui hapnik on olemas, glükolüüsisega moodustunud pürovaat liigub mitokondri maatriksisse lihtsustatud difusiooni abil, kus sidereaktsioon ja Krebi ringlus aset leiavad.

1. Sidereaktsioon kasutab koensüümi Ad, et muuta pürovaat atsetüül CoA'ks. Süsiniku aatom eraldub süsinikdioksiidina. Sellega samaaegselt, pürovaat oksüdeerub vesiniku eraldumisega. NAD eemaldab vesiniku aatomid, et moodustada NADH+H.

2. Atsetüül siseneb Krebi ringlusesse, et jätkata aeroobilise hingamise protsessi. Otsekoheselt eraldatakse koensüüm A ümbertöötlemiseks.

3. Kaks süsinikku, mis atsetüül CoAga sisenesid, lahkuvad süsinikdioksiidina.

4. Moodustub üks ATP molekul.

5. Vesinik eemaldub oksüdeerimise reaktsioonide ajal kahte hapniku kandjasse - NAD ja FAD.

6. Krebi ringlus algab ja lõpeb samade ainetega.

Kuna iga glükoosi molekul moodustab glükolüüsiga kaks pürovaadi molekuli, vajab iga glükoosi molekul kahte sidereaktsiooni ja kahte ringlust Krebi ringluses ( selle tõttu, kui arvutada ringluse tulemit, tuleb arvestada kaht kogumit tulemeid).

Sidereaktsiooni ja Krebi ringluse tulemid on:

• 8 NADH+ H molekuli

• 2 FADH₂ molekuli

• 2 ATP molekuli

• 6 süsinikdioksiidi molekuli

Vaata ka

• Anaeroobne hingamine
• Gaasivahetus
• Tsitraaditsükkel