Клітинне дихання — це окислення органічних речовин в клітині, в результаті якого синтезуються молекули АТФ. Вихідною сировиною (субстратом) зазвичай служать вуглеводи, рідше жири і ще рідше білки. Найбільша кількість молекул АТФ дає окислення киснем, менше – окислення іншими речовинами і перенесенням електронів.
Вуглеводи, або полісахариди, перед використанням у якості субстрату клітинного дихання розпадаються до моносахаридів. Так у рослин крохмаль, а у тварин глікоген гідролізуються до глюкози.
Глюкоза є основним джерелом енергії для всіх клітин живих організмів.
Перший етап окислення глюкози — гліколіз. Він не потребує кисню і характерний як при анаеробному, так і аеробному диханні.
Біологічне окислення
Клітинне дихання включає в себе безліч окисно-відновних реакцій, в яких відбувається переміщення водню і електронів від одних сполук (або атомів) до інших. При втрати електрона яким-небудь атомом відбувається його окислення; при приєднанні електрона — відновлення. Окисляється речовина — це донор, а восстанавливаемое — акцептор водню і електронів. Окисно-відновні реакції, що протікають в живих організмах носять назву біологічного окислення, або клітинного дихання.
Зазвичай при окисних реакціях відбувається виділення енергії. Причина цього криється у фізичних законах. Електрони окислюється в органічних молекулах знаходяться на більш високому енергетичному рівні, ніж в продуктах реакції. Електрони, переходячи з вищого на нижчий енергетичний рівень, вивільняють енергію. Клітка уміє фіксувати її в зв’язках молекул АТФ — універсальному «паливі» живого.
Найбільш поширеним в природі кінцевим акцептором електронів є кисень, який відновлюється. При аеробному диханні в результаті повного окислення органічних речовин утворюються вуглекислий газ і вода.
Біологічне окислення протікає поетапно, в ньому беруть участь багато ферментів і з’єднання, які переносять електрони. При ступінчастому окисленні електрони переміщаються по ланцюгу переносників. На певних етапах ланцюга відбувається виділення порції енергії, достатньої для синтезу АТФ з АДФ і фосфорної кислоти.
Біологічне окислення досить ефективно у порівнянні з різними двигунами. Близько половини виділяється енергії в кінцевому підсумку фіксується в макроергічних зв’язках АТФ. Інша частина енергії розсіюється у вигляді тепла. Оскільки процес окислення ступінчастий, то теплова енергія виділяється потроху і не пошкоджує клітини. У той же час вона служить для підтримки постійної температури тіла.
