Soluhengitys

Soluhengitys on aerobisissa oloissa elävien solujen aineenvaihdunnallinen reaktio, jonka avulla solut vapauttavat ravinnon sisältämää energiaa käyttöönsä. Soluhengityksen keskeisimmät vaiheet ovat glykolyysi, sitruunahappokierto ja elektroninsiirtoketju.

C6H12O6 (glukoosi) + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + 36ATP

Yksinkertaistettuna soluhengityksen lähtöaineina ovat hiilihydraatti, joka on usein glukoosia, ja happi. Lopputuotteena syntyy hiilidioksidia ja vettä. Reaktioissa vapautuu ATP-molekyylien sidoksien purkautuessa energiaa (36 ATP).

Soluhengitys

Glykolyysi

Glykolyysi tapahtuu solulimassa. Glykolyysivaiheessa glukoosimolekyyli pilkotaan kahdeksi pyruvaattimolekyyliksi, minkä seurauksena vapautuu pieni määrä energiaa (2 ATP). Koska glykolyysi ei vaadi happea, se voi tapahtua myös anaerobisissa oloissa.

C6H12O6 (glukoosi) + 2 NAD+ + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH3COCOOH (pyruvaatti) + 2 NADH + 2 ATP + 2 H+ + 2 H2O

Pyruvaatin oksidatiivinen dekarboksylaatio

Pyruvaattimolekyylit hapetetaan pyruvaattidehydrogenaasikompleksin avulla, jolloin syntyvät yhdisteet ovat asetyylikoentsyymi-A ja hiilidioksidi. Reaktiot voivat tapahtua vain aerobisissa oloissa. Pyruvaatin dekarboksylaatio tapahtuu eukaryooteilla mitokondrion matriksissa. Pyruvaatin dekarboksylaatiossa ei synny ATP:tä.

Sitruunahappokierto

Pyruvaattimolekyylien hapettamisen seurauksena syntynyt asetyylikoentsyymi-A siirtyy kahdeksanvaiheiseen reaktiosarjaan, sitruunahappokiertoon (myös Krebsin sykli tai trikarboksyylihappokierto), joka pyruvaatin dekarboksylaation tavoin on aerobisia oloja vaativa reaktiosarja ja tapahtuu myös mitokondrion matriksissa. Reaktiosarjan seurauksena syntyy vetyioneja ja elektroneja, jotka kuljetetaan vedynsiirtäjien avulla mitokondrion sisäkalvolle soluhengityksen seuraavaa vaihetta varten. Sitruunahappokierrossa vapautuu jälleen pieni määrä energiaa (2 ATP). Sivutuotteena syntyy hiilidioksidia.

C23H38N7O17P3S (asetyylikoentsyymi-A) + 3NAD+ + FAD + 2H2O + ADP + P → C21H36N7O16P3S (koentsyymi-A) - SH + 2CO2 + FADH2 + ATP + 3(NADH + H+) + 2ATP

Elektroninsiirtoketju

Elektroninsiirtoketju tarkoittaa nimensä mukaisesti sitruunahappokierrossa syntyneiden elektronien kuljettamista elektroninsiirtäjältä toiselle mitokondrion sisäkalvolla. Se vaatii happea. Suurin osa soluhengityksessä syntyvästä energiasta (32 ATP) vapautuu elektroninsiirtoketjun aikana ja lisäksi happi pelkistyy, jolloin syntyy vettä. Yhdestä glukoosimolekyylistä saadaan näin ollen koko soluhengityksen aikana energiaa 36 ATP.

(NADH + H+) + ½O2 + 3ADP + 3P → NAD+ + 4H2O + 3ATP

FADH2 + ½O2 + 2ADP + 2P → FAD + 3H2O + 2ATP

Käyminen

Anaerobisissa olosuhteissa soluhengitys ei pääse etenemään glykolyysivaihetta pidemmälle, jolloin tapahtuu käymistä. Käyminen voi olla joko maitohappo- tai alkoholikäymistä. Käymisessä saatavan ATP:n määrä on hyvin pieni (2 ATP) verrattuna aerobisissa oloissa tapahtuvaan soluhengitykseen.

Lähteet

Aiheesta muualla 

Solun fysiologia
Seulonnan keskeiset artikkelit