konkrétní energetická cesta, kterou buňka používá, závisí z velké části na tom, zda je tato buňka eukaryotem nebo prokaryotem. Eukaryotické buňky používají tři hlavní procesy k přeměně energie držené v chemických vazbách molekul potravin na snadněji použitelné formy-často energeticky bohaté nosné molekuly. Adenosin 5 ‚ – trifosfát nebo ATP je nejhojnější molekula nosiče energie v buňkách. Tato molekula je vyrobena z anitrogenní báze (adenin), ribózového cukru a tří fosfátových skupin., Slovo adenosinse odkazuje na adenin plus ribózový cukr. Vazba mezi druhým atřetí fosfáty je vysokoenergetická vazba (obrázek 5).
prvním procesem v eukaryotické energetické dráze je glykolýza, což doslova znamená “ štěpení cukru.“Během glykolýzy jsou jednotlivé molekuly glukózy rozděleny a nakonec přeměněny na dvě molekuly látky zvané pyruvát; protože každá glukóza obsahuje šest atomů uhlíku, každý výsledný pyruvát obsahuje pouze tři uhlíky. Glykolýza je vlastně série deseti chemických reakcí, které vyžadují vstup dvou molekul ATP., Tento vstup se používá k vytvoření čtyř nových molekul ATP, což znamená, že glykolýza má za následek čistý zisk dvou ATP. Dvě NADH molekuly jsou také produkovány; tyto molekuly slouží jako elektronové nosiče pro jiné biochemické reakce v buňce.
glykolýza je stará, hlavní cesta produkující ATP, která se vyskytuje téměř ve všech buňkách, eukaryotách a prokaryotách. Tento proces, který je také známý jako fermentace, probíhá v cytoplazmě a nevyžaduje kyslík. Osud pyruvátu produkovaného během glykolýzy však závisí na tom, zda je přítomen kyslík., Při nepřítomnosti kyslíku nelze pyruvát zcela oxidovat na oxid uhličitý, takže dochází k různým meziproduktům. Například, když jsou hladiny kyslíku nízké, buňky kosterních svalů spoléhají na glykolýzu, aby splnily své intenzivní energetické požadavky. Tato závislost na glykolýze vede k nahromadění meziproduktu známého jako kyselina mléčná, což může způsobit, že se svaly člověka cítí, jako by byly „v ohni.“Podobně, droždí, což je jednobuněčná eukaryota, produkuje alkohol (místo oxidu uhličitého) v kyslíku-nedostatečné nastavení.,
naproti tomu, když je k dispozici kyslík, pyruváty produkované glykolýzou se stávají vstupem pro další část eukaryotické energetické dráhy. Během této fáze každá molekula pyruvátu v cytoplazmě vstupuje do mitochondrií, kde se převádí na acetyl CoA, nosič energie s dvěma uhlíky a její třetí uhlík se kombinuje s kyslíkem a uvolňuje se jako oxid uhličitý. Současně je také generován nosič NADH. Acetyl CoA pak vstupuje do dráhy zvané cyklus kyseliny citronové, což je druhý hlavní energetický proces používaný buňkami., Osmistupňový cyklus kyseliny citronové generuje další tři molekuly NADH a dvě další nosné molekuly: FADH2 a GTP (obrázek 6, střední).
třetí hlavní proces v eukaryotických energetické dráhy zahrnuje elektron transportního řetězce, katalyzována několika proteinových komplexů se nachází v mitochondrional vnitřní membráně., Tento proces, nazývaný oxidační fosforylace, přenáší elektrony z NADH a FADH2 prostřednictvím membránových proteinových komplexů a nakonec na kyslík, kde se kombinují za vzniku vody. Jako elektrony cestovat přes proteinové komplexy v řetězci, gradient vodíkových iontů nebo protonů, formy přes mitochondriální membránu. Buňky využívají energii tohoto protonového gradientu k vytvoření tří dalších molekul ATP pro každý elektron, který cestuje po řetězci., Celkově kombinace cyklu kyseliny citronové a oxidační fosforylace poskytuje mnohem více energie než fermentace – 15krát více energie na molekulu glukózy! Společně se tyto procesy, které se vyskytují uvnitř mitochondionu, cyklu kyseliny citronové a oxidační fosforylace, označují jako dýchání, termín používaný pro procesy, které spojují příjem kyslíku a produkci oxidu uhličitého (obrázek 6).
transportní řetězec elektronů v mitochondriální membráně není jediný, který generuje energii v živých buňkách., V rostlinných a jiných fotosyntetických buňkách mají chloroplasty také elektronový transportní řetězec, který sklízí sluneční energii. I když neobsahují mithcondrii nebo chloroplatss, prokaryoty mají v plazmatických membránách jiné druhy elektronových transportních řetězců přinášejících energii, které také generují energii.