Meghatározás
A sejtlégzés, más néven aerob (az ókori görög „aer” - levegőből) sejtlégzés, az emberekben leírja a tápanyagok, például a glükóz vagy a zsírsavak energiatermeléshez szükséges oxigén (O2) fogyasztásával történő lebontását, ami szükséges a a sejtek túlélése. Ennek során a tápanyagok oxidálódnak, azaz elektronokat adnak ki, míg az oxigén redukálódik, ami azt jelenti, hogy elektronokat vesz fel. Az oxigénből és a tápanyagokból képződő végtermékek a szén-dioxid (CO2) és a víz (H2O).
A sejtlégzés funkciója és feladatai
Az emberi test minden folyamata energiát igényel. Fizikai mozgás, agy funkció, a szív, gyártása nyál or haj és még az emésztés is energiát igényel. Ezenkívül a testnek oxigénre van szüksége a túléléshez.
Itt különösen fontos a sejtlégzés. Ennek és a gáz oxigénjének segítségével a test képes energiában gazdag anyagokat elégetni és a szükséges energiát előállítani. Az oxigén önmagában nem biztosít energiát, de a test kémiai égési folyamatainak végrehajtásához szükséges, ezért túlélésünk szempontjából elengedhetetlen.
A test sokféle energiaforrást ismer:
- A glükóz (cukor) a fő energiaforrás és alapvető építőelem, valamint az összes keményítőtartalmú ételtől elkülönített végtermék
- A zsírsavak és a glicerin a zsírhasadás végtermékei, és felhasználhatók energiatermelésben is
- Az energiaforrások utolsó csoportját az aminosavak alkotják, amelyek a fehérje hasadásának termékei. A test bizonyos átalakulása után ezeket a sejtek légzésében és így energiatermelésben is fel lehet használni
Az emberi test által leginkább használt energiaforrás a glükóz. Van egy reakció lánc, amely oxigénfogyasztással végső soron a CO2 és a H2O termékhez vezet.
Ez a folyamat magában foglalja a glikolízist, azaz a glükóz felosztását és a termék átadását piruvát az acetil-CoA közbenső lépésén keresztül a citrát ciklusba (szinonima: citromsav ciklus vagy szintén rák ciklus). Ez a ciklus magában foglalja más tápanyagok, például aminosavak vagy zsírsavak hasítási termékeit is. Béta-oxidációnak nevezik azt a folyamatot, amelyben a zsírsavakat „összetörik”, hogy azok a citrát-körforgásba is be tudjanak áramolni.
A citrát-ciklus tehát egyfajta ellátási pont, ahol minden energiaforrás ellátható az energia-anyagcseréhez. A ciklus a mitokondrium, az emberi sejtek „energiaerőművei”. Mindezen folyamatok során az ATP formájú energiát részben elfogyasztják, de már előállítják, mint például a glikolízis esetében.
Emellett túlnyomórészt egyéb köztes energiatárolók jönnek létre (pl. NADH, FADH2), amelyek csak az energiatermelés során töltik be köztes energia raktárként betöltött funkciójukat. Ezek a köztes tároló molekulák ezután a sejtlégzés utolsó lépcsőjébe áramlanak, nevezetesen az oxidatív foszforilezés vagy más néven légzési lánc szakaszába. Ez az a lépés, amelyen eddig minden folyamat dolgozott.
A légzési lánc, amely szintén a mitokondrium, ismét több lépésből áll, amelyek során az energiadús közbenső tároló molekulákat használják az univerzális energiahordozó ATP előállítására. Összességében egy glükóz molekula lebontása összesen 32 ATP molekulát eredményez. A légzési lánc különféle fehérjekomplexeket tartalmaz, amelyek itt nagyon érdekes szerepet játszanak.
Szivattyúként működnek, amelyek a köztes tároló molekulák elfogyasztása esetén protonokat (H + ionokat) pumpálnak a mitokondriális kettős membrán üregébe, így nagy a protonkoncentráció. Ez koncentrációs gradienst okoz az intermembrán tér és a mitokondriális mátrix között. Ennek a gradiensnek a segítségével végül létrejön egy fehérjemolekula, amely hasonlóan működik, mint egyfajta vízturbina. A protonok ezen gradiensétől vezérelve a fehérje egy ATP-molekulát szintetizál egy ADP-ből és egy foszfátcsoportból.
