Ląstelinis kvėpavimas

Ląstelinis kvėpavimas – procesas, su kuriuo mūsų organizmas susiduria kiekvieną sekundę. Būtent šiame procese svarbiausias vaidmuo tenka ląstelės organelei – mitochondrijai, vykdančiai energijos (ATP) sintezę, kuri gyvybiškai svarbi kiekvienam organizme vykstančiam procesui. Keliaujant, atliekant fizinius pratimus, miegant ar sėdint raumenys susitraukinėja ATP molekulių dėka. ATP molekulės susidaro aerobinio kvėpavimo metu. Šiam kvėpavimui reikalingas gliukozės ir deguonies molekulėmis ląsteles aprūpina kraujotakos sistema. Ji pašalina ir galutinius produktus – vandenį bei anglies dioksidą. Gliukozė į kraują patenka iš virškinamojo trakto, o dujų apykaita vyksta plaučiuose. Atliekant fizinius pratimus kvėpuojama tankiau, todėl į kraują patenka daugiau deguonies, o iš jo pašalinama daugiau anglies dioksido, nei kvėpuojant įprastu ritmu.

Aerobinis kvėpavimas – cheminių reakcijų grandinė. Yra keturi aerobinio proceso etapai: glikolizė, pereinamoji reakcija, Krebso ciklas ir elektronų pernašos grandinė. Kiekvienai reakcijai reikalingas specifinis fermentas. Iš gliukozei skylant susidarančių produktų daug energijos turintys elektronai patenka į savo pernašos sistemą mitochondrijų kristose. Elektronams judant nuo vieno nešiklio prie kito, išsiskiria energija, kuri naudojama ATP molekulių gamybai. Galutinis energiją atidavusių elektronų akceptorius yra deguonis, kuris redukuojamas iki vandens. Viena cheminės energijos forma (gliukozė) negali virsti kita (ATP molekulėmis) be jokių energijos nuostolių – dalis energijos išsiskiria kaip šiluma. Susidarant ATP visada išsiskiria šiluma. Atliekant fizinius pratimus reikia gana daug ATP, tad šių molekulių gamybos metu išsiskiria daug šilumos. Dėl to kūno temperatūra kyla ir pradedama prakaituoti. Ląstelinis kvėpavimas – labai plati tema, apimanti daugelį organizmų. Šis darbas – bandymas susipažinti su augaluose ir žmonių raumenyse vykstančiais procesais.

Ląstelinio kvėpavimo lygtis:

Angliavandeniai + deguonis -> anglies dioksidas + vanduo + energija

 Glikolizė  Tai gliukozės skaidymo reakcija vykstanti ląstelės citozolyje. Pirmiausia iš šešių anglies atomų sudaryta gliukozės molekulė suskaidoma į dvi piruvato (pirovynuogių rūgšties) molekules, kurios patenka į mitochondriją.  Šio proceso metu susidaro 2 ATP molekulės.
 Pereinamoji reakcija  Vyksta mitochondrijų matrikse, ši reakcija jungia glikolizę su Krebso ciklu – kitu aerobinio kvėpavimo etapu. Piruvo rūgšties molekulės patenka į mitochondriją. Šiame procese ATP nesusidaro. Esant deguoniui vyksta trys procesai:
 Piruvo rūgšties molekulės dekarboksilinamos (atskiriama anglies dioksido molekulė).
 Piruvatas (piruvo rūgštis) dehidrinamas (atskiriamas vandenilis).
 Gautas acetatas (2C) jungiasi su kofermentu A ir susidaro dviejų anglies molekulių acetilkofermentas A. Jis patenka į Krebso ciklą. 
 Krebso ciklas  Krebso ciklas – tai mitochondrijų matrikse ratu vykstančių reakcijų visuma.Fermentai, esantys mitochondrijų viduje, toliau skaido piruvatą. Nuo acetilkofermento A atplėšiami elektronai, vandenilio protonai ir anglies dioksidas. Anglies dioksidas pašalinamas iš organizmo ir elektronai patenka į 4 etapą. Šio ciklo metu iš vienos gliukozės molekulės susidaro po 2 ATP ir 4 CO2 molekules.
 Elektronų pernašos sistema

Reakcijos vyksta mitochondrijų kristose. Elektronai keliaudami pernašos sistemoje nuo nešiklio prie nešiklio atpalaiduoja energiją. Ši energija panaudojama vandenilio protonams pertelkti iš matrikso į tarpmembraninę ertmę. Kai vandenilio koncentracija tarpmembraninėje ertmėje pasiekia kritinį lygį, jie ima veržtis pro membranoje esančius kanalus, tuo pačiu metu išlaisvindami energiją, kuri sunaudojama pagaminti ATP. Susidaro 34 ATP. Netekęs energijos elektronas kartu su vandenilio protonais jungiasi su deguonimi ir sudaro vandens molekules.
Medžiagų apykaita