Mums visiem ir vajadzīga enerģija, lai darbotos, un šo enerģiju mēs iegūstam no pārtikas produktiem, ko ēdam. To barības vielu ieguve, kas nepieciešamas, lai mēs turpinātu darbību, un pēc tam to pārvēršana izmantojamā enerģijā ir mūsu darbs šūnas. Šis sarežģītais, bet efektīvais metabolisma process, ko sauc par šūnu elpošana, pārvērš enerģiju, kas iegūta no cukuriem, ogļhidrātiem, taukiem un olbaltumvielām, adenozīnā trifosfāts jeb ATP - augstas enerģijas molekula, kas virza tādus procesus kā muskuļu kontrakcija un nervs impulsiem. Šūnu elpošana notiek abās eikariotu un prokariotu šūnas, un lielākā daļa reakciju notiek citoplazma prokariotu un eikariotu mitohondrijos.
Ir trīs galvenie šūnu elpošanas posmi: glikolīze, citronskābes cikls un elektronu transportēšana / oksidatīvā fosforilēšana.
Cukura skriešanās
Glikolīze burtiski nozīmē "cukuru sadalīšana", un tas ir 10 soļu process, kura laikā cukuri tiek atbrīvoti enerģijas iegūšanai. Glikolīze notiek, kad asins plūsma šūnām piegādā glikozi un skābekli, un tā notiek šūnas citoplazmā. Glikolīze var notikt arī bez skābekļa, procesu, ko sauc par anaerobo elpošanu, vai
fermentācija. Kad glikolīze notiek bez skābekļa, šūnas veido nelielu daudzumu ATP. Fermentācijas laikā veidojas arī pienskābe, kas var uzkrāties muskuļu audi, izraisot sāpīgumu un dedzinošu sajūtu.Ogļhidrāti, olbaltumvielas un tauki
Citronskābes cikls, kas pazīstams arī kā trikarbonskābes cikls vai Krebsa cikls, sākas pēc tam, kad glikolīzē iegūtā trīs oglekļa cukura divas molekulas tiek pārveidotas par nedaudz atšķirīgu savienojumu (acetil-CoA). Tas ir process, kas ļauj mums izmantot tajā atrodamo enerģiju ogļhidrāti, olbaltumvielas, un tauki. Lai arī citronskābes cikls tieši neizmanto skābekli, tas darbojas tikai tad, ja klāt ir skābeklis. Šis cikls notiek šūnas matricā mitohondriji. Izmantojot virkni starpposmu, kopā ar divām ATP molekulām tiek ražoti vairāki savienojumi, kas spēj uzglabāt "augstas enerģijas" elektronus. Šie savienojumi, kas pazīstami kā nikotinamīda adenīna dinukleotīdi (NAD) un flavina adenīna dinukleotīdi (FAD), tiek samazināti procesā. Samazinātās formas (NADH un FADH2) pārnest "augstas enerģijas" elektronus uz nākamo pakāpi.
Bortā uz elektronu transporta vilcienu
Elektronu transportēšana un oksidatīvā fosforilēšana ir trešais un pēdējais solis aerobo šūnu elpošanā. elektronu transportēšanas ķēde ir virkne olbaltumvielas kompleksi un elektronu nesēju molekulas, kas atrodami mitohondriju membrānā eikariotu šūnās. Ar virkni reakciju "augstas enerģijas" elektroni, kas rodas citronskābes ciklā, tiek nodoti skābeklim. Procesa laikā visā iekšējā mitohondriju membrānā veidojas ķīmisks un elektrisks gradients, kad ūdeņraža joni tiek izsūknēti no mitohondriju matricas un iekšējās membrānas telpā. ATP galu galā iegūst ar oksidējošu fosforilēšanu - procesu, kurā šūnā esošie fermenti oksidē barības vielas. Olbaltumvielu ATP sintāze izmanto enerģiju, ko elektronu transportēšanas ķēde rada fosforilēšana (fosfātu grupas pievienošana molekulai) no ADP uz ATP. Lielākā ATP veidošanās notiek šūnu elpošanas elektronu transporta ķēdē un oksidatīvā fosforilēšanās posmā.