تنفس سلولی | بیوشیمی حیات

[FATYMArr]

فسفوریلاسیون اکسیداتیو​

در مرحله فسفوریلاسیون اکسیداتیو، هر جفت اتم هیدروژن حذف‌شده از NADH و FADH2 یک جفت الکترون را فراهم می‌کنند که از طریق عمل یک سری هموپروتئین‌های حاوی آهن و سیتوکروم‌ها، درنهایت یک اتم اکسیژن را احیا می‌کنند تا آب تشکیل شود.
بیشتر بدانید: در سال 1951 کشف شد که انتقال یک جفت الکترون به اکسیژن منجر به تشکیل سه مولکول ATP می‌شود.
فسفوریلاسیون اکسیداتیو مکانیسم اصلی است که توسط آن مقادیر زیاد انرژی در مواد غذایی، حفظ‌شده و در دسترس سلول قرار می‌گیرد. مجموعه مراحلی که طی آن الکترون‌ها به سمت اکسیژن جریان می‌یابند، امکان کاهش تدریجی انرژی الکترون‌ها را فراهم می‌کند. این بخش از مرحله فسفوریلاسیون اکسیداتیو گاهی اوقات زنجیره انتقال الکترون نامیده...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[FATYMArr]

تنفس سلولی در کجا انجام می‌شود؟​

تنفس سلولی در سیتوپلاسم و میتوکندری هر سلول بدن انجام می‌شود. گلیکولیز در داخل سیتوپلاسم رخ‌داده، درحالی‌که چرخه کربس در داخل ماتریکس میتوکندری رخ می‌دهد. در همین حال، فسفوریلاسیون اکسیداتیو در غشای داخلی میتوکندری اتفاق می‌افتد و پروتون‌ها در سراسر غشا پخش‌شده و بعداً به داخل ماتریکس پمپ می‌شوند.
بعد از آشنایی با فرآیند تنفس سلولی و هدف از آن، به معرفی بازیگران و واکنش‌دهنده‌های این توالی خواهیم پرداخت.

 

[FATYMArr]

بازیگران تنفس سلولی​

واکنش‌دهنده‌های تنفس سلولی در هر مرحله متفاوت هستند، اما در ابتدا نیاز به ورودی گلوکز، ATP و +NAD دارد. +NAD یک نیکوتین آمید مشتق شده از ویتامین B3 و یک گیرنده الکترون بوده که در فرآیند تنفس سلولی بسیار مهم است. یکی دیگر از گیرنده‌های مهم الکترون FAD، یک نوکلئوتید فلاوین از ویتامین B2 است. این گیرنده‌ها اغلب در فرآیندهای کاتابولیک استفاده می‌شوند و به ترتیب به NADH و FADH2 احیا می‌شوند.
هر یک از مراحل تنفس سلولی به تفکیک، نیاز به بازیگران زیر دارند:

• گلیکولیز به ورودی یک گلوکز، دو ATP، چهار ADP و دو +NAD نیاز دارد.
• واکنش‌دهنده‌ها برای اکسیداسیون پیرووات عبارت‌اند از پیرووات، +NAD و کوآنزیم A (CoA).
• یک چرخه کربس به یک استیل-CoA، یک...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[FATYMArr]

محصولات تنفس سلولی چیست؟​

محصولات نهایی تنفس سلولی ATP و H2O هستند. گلیکولیز دو مولکول پیرووات، چهار ATP، دو NADH و دو H2O تولید می‌کند. بنابراین، بدون حضور اکسیژن، گلیکولیز تنها فرآیندی است که می‌تواند رخ دهد و امکان تولید تنها دو مولکول ATP برای هر مولکول گلوکز وجود دارد.
هنگام حضور اکسیژن، اکسیداسیون پیرووات، یک استیل-CoA، یک NADH و یک CO2 از هر مولکول پیرووات تولید می‌کند.
چرخه کربس یک GTP (یعنی یک ترکیب غنی از انرژی مشابه ATP که عمدتاً در محیط‌های با pH پایین‌تر استفاده می‌شود)، سه NADH، یک FADH2 و دو CO2 تولید می‌کند.
NADH و FADH2 می‌توانند توسط زنجیره انتقال الکترون برای ایجاد ATP بیشتر به‌عنوان بخشی از فسفوریلاسیون اکسیداتیو استفاده شوند. درنهایت، فسفوریلاسیون...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[FATYMArr]

آنزیم‌های دخیل در تنفس سلولی​

سه آنزیم اصلی تعیین‌کننده سرعت در تنفس سلولی وجود دارد. این آنزیم‌ها مراحل محدودکننده سرعت را کاتالیز می‌کنند که کندترین واکنش‌ها در این توالی هستند.
آنزیم تعیین‌کننده سرعت در گلیکولیز، فسفوفروکتوکیناز-1 یا PFK-1 است که فروکتوز-6-فسفات را به فروکتوز-1،6-بیس فسفات تبدیل می‌کند. این آنزیم توسط AMP و فروکتوز-2،6-بیس فسفات تحریک‌شده و توسط ATP و سیترات مهار می‌گردد.
اکسیداسیون پیرووات فقط از پیرووات دهیدروژناز استفاده می‌کند که با افزایش NAD+، ADP یا +Ca2 فعال می‌شود.
در چرخه کربس، آنزیم تعیین‌کننده سرعت، ایزوسیترات دهیدروژناز است که ایزوسیترات را به آلفا-کتوگلوتارات تبدیل می‌کند. این واکنش خاص توسط ADP تحریک‌شده و توسط ATP و NADH مهار می‌شود.

 

[FATYMArr]

جمع‌بندی
تنفس سلولی مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی است که گلوکز را برای تولید ATP تجزیه می‌کند و ممکن است به‌عنوان انرژی برای تحریک بسیاری از واکنش‌ها در سراسر بدن استفاده شود. سه مرحله اصلی تنفس سلولی وجود دارد: گلیکولیز، چرخه اسید سیتریک و فسفوریلاسیون اکسیداتیو. گلیکولیز در سیتوزول، چرخه اسیدسیتریک در ماتریکس میتوکندری و فسفوریلاسیون اکسیداتیو در غشای داخلی میتوکندری رخ می‌دهند. واکنش‌دهنده‌های آغازین تنفس سلولی شامل گلوکز، ATP و +NAD هستند و محصولات نهایی شامل ATP و H2O است. آنزیم‌های تعیین‌کننده سرعت برای تنفس سلولی شامل فسفوفروکتوکیناز-1، پیرووات دهیدروژناز و ایزوسیترات دهیدروژناز هستند و بیماری‌هایی که بر تنفس سلولی تأثیر می‌گذارند، معمولاً یک یا چند آنزیم دخیل در این...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[FATYMArr]

سوالات متداول تنفس سلولی​

1- تنفس سلولی در کجا انجام می‌شود؟
تنفس سلولی در سیتوپلاسم و میتوکندری هر سلول بدن انجام می‌شود. گلیکولیز در داخل سیتوپلاسم رخ‌داده، درحالی‌که چرخه کربس در داخل ماتریکس میتوکندری رخ می‌دهد. در همین حال، فسفوریلاسیون اکسیداتیو در غشای داخلی میتوکندری اتفاق می‌افتد.
2- تنفس سلولی چیست؟
تنفس سلولی یک مسیر متابولیک است که از گلوکز برای تولید آدنوزین تری فسفات (ATP) استفاده می‌کند. گلوکز یک ترکیب آلی بوده و بدن می‌تواند برای کسب انرژی از آن استفاده کند. یک مولکول گلوکز می‌تواند 30-32 ATP خالص تولید کند.
3- چه تعداد ATP طی تنفس سلولی به دست می‌آید؟
کل فرآیند تنفس سلولی به تولید 30-32 ATP از هر مولکول گلوکز ختم می‌شود.



مجله‌ی...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.