Vsi potrebujemo energijo za delovanje in to energijo dobimo iz hrane, ki jo zaužijemo. Pridobivanje tistih hranil, ki so potrebna za nadaljevanje, in nato njihovo pretvorbo v uporabno energijo, je naša naloga celice. Ta zapleten, a učinkovit presnovni proces, imenovan celično dihanje, energijo, pridobljeno iz sladkorjev, ogljikovih hidratov, maščob in beljakovin, pretvori v adenozin trifosfat ali ATP, visokoenergijska molekula, ki poganja procese, kot so krčenje mišic in živcev impulzi. Celično dihanje se pojavi pri obeh evkariontske in prokariotske celice, večina reakcij pa se odvija v citoplazma prokariotov in v mitohondrijih evkariotov.
Obstajajo tri glavne faze celičnega dihanja: glikoliza, cikel citronske kisline in transport elektronov / oksidativna fosforilacija.
Sugar Rush
Glikoliza dobesedno pomeni "cepljenje sladkorjev", in to je 10-stopenjski postopek, s katerim se sladkorji sprostijo za energijo. Glikoliza nastane, ko glukoza in kisik v celice dovajata krvni obtok in poteka v citoplazmi celice. Glikoliza se lahko pojavi tudi brez kisika, proces, ki se imenuje anaerobno dihanje ali
fermentacija. Ko glikoliza poteka brez kisika, celice tvorijo majhne količine ATP. S fermentacijo nastaja tudi mlečna kislina, ki se lahko nabere mišično tkivo, povzroča bolečino in pekoč občutek.Ogljikovodiki, beljakovine in maščobe
Cikel citronske kisline, znan tudi kot cikel trikarboksilne kisline ali Krebsov cikel, se začne potem, ko se dve molekuli treh ogljikovega sladkorja, ki nastanejo v glikolizi, pretvorijo v nekoliko drugačno spojino (acetil CoA). Prav postopek nam omogoča uporabo energije, ki jo najdemo v njej ogljikovi hidrati, beljakovine, in maščobe. Čeprav cikel citronske kisline ne uporablja kisika neposredno, deluje le, če je prisoten kisik. Ta cikel poteka v matrici celice mitohondrije. Skozi vrsto vmesnih korakov nastane več spojin, ki so sposobne shranjevati "visoko energijske" elektrone, skupaj z dvema molekulama ATP. Te spojine, znane kot nikotinamid adenin dinukleotid (NAD) in flavin adenin dinukleotid (FAD), se v procesu zmanjšajo. Zmanjšane oblike (NADH in FADH)2) prenašajo "visokoenergijske" elektrone na naslednjo stopnjo.
Na vlaku elektronskega transportnega vlaka
Transport elektronov in oksidativna fosforilacija je tretji in zadnji korak aerobnega celičnega dihanja. The elektronska transportna veriga je serija beljakovine kompleksi in molekule nosilcev elektronov, ki jih najdemo znotraj mitohondrijske membrane v evkariontskih celicah. Z nizom reakcij se "visokoenergijski" elektroni, ustvarjeni v ciklu citronske kisline, prenašajo na kisik. Pri tem nastane kemični in električni gradient po notranji mitohondrijski membrani, saj se vodikovi ioni izčrpajo iz mitohondrijskega matriksa v notranji membranski prostor. ATP na koncu nastane z oksidativno fosforilacijo - postopek, s katerim encimi v celici oksidirajo hranila. Proteinska sintaza ATP porablja energijo, ki jo proizvaja transportna veriga elektronov za fosforilacija (dodajanje fosfatne skupine molekuli) od ADP do ATP. Večina tvorbe ATP se pojavi v fazi prenosa elektronov in oksidativne fosforilacije celičnega dihanja.