den särskilda energiväg som en cell använder beror till stor del på om den cellen är en eukaryote eller en prokaryote. Eukaryota celler använder tre huvudprocesser för att omvandla den energi som hålls i de kemiska bindningarna av livsmedelsmolekyler till mer lättillgängliga former-ofta energirika bärarmolekyler. Adenosin 5 ’ – trifosfat, eller ATP, är den mest rikliga energibärarmolekylen i celler. Denna molekyl är gjord av anitrogenbas (adenin), ett ribossocker och tre fosfatgrupper., Ordet adenosinrefererar till adenin plus ribossockret. Bindningen mellan den andra ochtredje fosfater är en hög energibindning (Figur 5).
den första processen i eukaryotisk energiväg är glykolys, vilket bokstavligen betyder ” sockeruppdelning.”Under glykolys delas enskilda glukosmolekyler och omvandlas slutligen till två molekyler av ett ämne som kallas pyruvat; eftersom varje glukos innehåller sex kolatomer innehåller varje resulterande pyruvat bara tre kol. Glykolys är faktiskt en serie av tio kemiska reaktioner som kräver inmatning av två ATP-molekyler., Denna ingång används för att generera fyra nya ATP-molekyler, vilket innebär att glykolys resulterar i en nettovinst på två ATP. Två NADH-molekyler produceras också; dessa molekyler tjänar som elektronbärare för andra biokemiska reaktioner i cellen.
glykolys är en gammal, stor ATP-producerande väg som förekommer i nästan alla celler, eukaryoter och prokaryoter lika. Denna process, som också är känd som jäsning, sker i cytoplasman och kräver inte syre. Ödet för pyruvat som produceras under glykolys beror emellertid på huruvida syre är närvarande., I frånvaro av syre kan pyruvatet inte oxideras fullständigt till koldioxid, så olika mellanprodukter resulterar. Till exempel, när syrenivåerna är låga, är skelettmuskelceller beroende av glykolys för att uppfylla sina intensiva energibehov. Denna tillit till glykolys resulterar i uppbyggnad av en mellanprodukt som kallas mjölksyra, vilket kan få en persons muskler att känna sig som om de är ”i brand”.”På samma sätt producerar jäst, som är en encellig eukaryote, alkohol (istället för koldioxid) i syrebrist.,
när syre är tillgängligt blir de pyruvater som produceras av glykolys däremot inmatningen för nästa del av eukaryotisk energiväg. Under detta stadium kommer varje pyruvatmolekyl i cytoplasman in i mitokondrionen, där den omvandlas till acetyl CoA, en tvåkolenergibärare och dess tredje kol kombinerar med syre och frigörs som koldioxid. Samtidigt genereras en NADH-bärare också. Acetyl CoA går sedan in i en väg som kallas citronsyracykeln, som är den andra stora energiprocessen som används av celler., Åtta steg citronsyracykeln genererar ytterligare tre NADH-molekyler och två andra bärarmolekyler: FADH2 och GTP (Figur 6, mitten).
den tredje stora processen i den eukaryotiska energivägen innebär en elektrontransportkedja, katalyserad av flera proteinkomplex belägna i det mitokondriella inre membranet., Denna process, som kallas oxidativ fosforylering, överför elektroner från NADH och FADH2 genom membranproteinkomplexen och slutligen till syre, där de kombinerar för att bilda vatten. När elektroner färdas genom proteinkomplexen i kedjan bildas en gradient av vätejoner, eller protoner, över mitokondrialmembranet. Celler utnyttjar energin i denna protongradient för att skapa ytterligare tre ATP-molekyler för varje elektron som färdas längs kedjan., Sammantaget ger kombinationen av citronsyracykeln och oxidativ fosforylering mycket mer energi än jäsning – 15 gånger så mycket energi per glukosmolekyl! Tillsammans kallas dessa processer som uppträder inuti mitokondion, citronsyracykeln och oxidativ fosforylering, andning, en term som används för processer som kopplar upp syreupptaget och produktionen av koldioxid (Figur 6).
elektrontransportkedjan i mitokondriemembranet är inte den enda som genererar energi i levande celler., I växt-och andra fotosyntetiska celler har kloroplaster också en elektrontransportkedja som skördar solenergi. Även om de inte innehåller mithcondria eller kloroplats, har prokaryoter andra typer av energiavkastande elektrontransportkedjor inom sina plasmamembran som också genererar energi.