Definīcija
Šūnu elpošana, kas pazīstama arī kā aerobā (no sengrieķu valodas “aer” - gaiss) šūnu elpošana, apraksta cilvēkiem tādu barības vielu kā glikozes vai taukskābju sadalīšanos ar skābekļa (O2) patēriņu enerģijas ražošanai, kas nepieciešama šūnu izdzīvošana. Šajā procesā barības vielas tiek oksidētas, ti, tās izdala elektronus, savukārt skābeklis tiek samazināts, kas nozīmē, ka tas aizņem elektronus. Gala produkti, kas veidojas no skābekļa un barības vielām, ir oglekļa dioksīds (CO2) un ūdens (H2O).
Šūnu elpošanas funkcija un uzdevumi
Visiem cilvēka ķermeņa procesiem nepieciešama enerģija. Fiziskā kustība, smadzenes funkcija, pukstēšana sirds, ražošana siekalas or mati un pat gremošanai ir nepieciešama enerģija. Turklāt ķermenim ir nepieciešams skābeklis, lai izdzīvotu.
Šeit šūnu elpošana ir īpaši svarīga. Ar šī un gāzes skābekļa palīdzību organisms spēj sadedzināt ar enerģiju bagātīgas vielas un saražot nepieciešamo enerģiju. Skābeklis pats par sevi nesniedz enerģiju, bet tas ir nepieciešams ķīmisko sadegšanas procesu veikšanai organismā, un tāpēc tas ir būtisks mūsu izdzīvošanai.
Ķermenis zina daudz dažādu enerģijas avotu:
- Glikoze (cukurs) ir galvenais enerģijas avots un pamatelements, kā arī gala produkts, kas sadalīts no visiem cietes saturošiem pārtikas produktiem
- Taukskābes un glicerīns ir tauku šķelšanās galaprodukti, un tos var izmantot arī enerģijas ražošanā
- Pēdējā enerģijas avotu grupa ir aminoskābes, kas ir olbaltumvielu šķelšanās rezultāts. Pēc noteiktas transformācijas organismā tās var izmantot arī šūnu elpošanā un tādējādi enerģijas ražošanā
Enerģijas avots, ko cilvēka ķermenis izmanto visvairāk, ir glikoze. Pastāv reakciju ķēde, kas, patērējot skābekli, galu galā rada produktus CO2 un H2O.
Šis process ietver glikolīzi, ti, glikozes sadalīšanu un produkta pārvietošanu piruvāts caur acetil-CoA starpposmu citrātu ciklā (sinonīms: citronskābes cikls vai arī vēzis cikls). Šajā ciklā ietilpst arī citu uzturvielu, piemēram, aminoskābju vai taukskābju, šķelšanās produkti. Procesu, kurā taukskābes tiek “sasmalcinātas”, lai tās varētu ieplūst arī citrātu ciklā, sauc par beta-oksidēšanu.
Tādējādi citrātu cikls ir sava veida piegādes punkts, kur visus enerģijas avotus var piegādāt enerģijas metabolismam. Cikls notiek mitohondriji, cilvēka šūnu “enerģijas spēkstacijas”. Visu šo procesu laikā enerģija ATP veidā tiek daļēji patērēta, bet jau saražota, kā tas notiek, piemēram, glikolīzē.
Turklāt pārsvarā tiek veidoti citi starpproduktu enerģijas krājumi (piemēram, NADH, FADH2), kas savu funkciju kā starpposma enerģijas krājumi pilda tikai enerģijas ražošanas laikā. Šīs starpposma uzglabāšanas molekulas pēc tam ieplūst šūnu elpošanas pēdējā posmā, proti, oksidatīvās fosforilēšanas vai arī dēvētās elpošanas ķēdes posmā. Šis ir solis, uz kuru visi procesi ir strādājuši līdz šim.
Elpošanas ķēde, kas notiek arī mitohondriji, atkal sastāv no vairākiem posmiem, kuros ar enerģiju bagātas starpposma uzglabāšanas molekulas tiek izmantotas universālā enerģijas nesēja ATP ražošanai. Kopumā vienas glikozes molekulas noārdīšanās rezultātā kopumā rodas 32 ATP molekulas. Elpošanas ķēde satur dažādus olbaltumvielu kompleksus, kuriem šeit ir ļoti interesanta loma.
Tie darbojas kā sūkņi, kas, patērējot starpposma uzglabāšanas molekulas, protonus (H + jonus) iesūknē mitohondriju dubultmembrānas dobumā tā, ka ir augsta protonu koncentrācija. Tas izraisa koncentrācijas gradientu starp starpmembrānas telpu un mitohondriju matricu. Ar šī gradienta palīdzību galu galā tiek izveidota olbaltumvielu molekula, kas darbojas līdzīgi kā sava veida ūdens turbīna. Šī protonu gradienta vadīts, proteīns sintezē ATP molekulu no ADP un fosfātu grupas.
