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호기성 호흡, 혐기성 호흡 및 발효는 살아있는 세포가 음식에서 에너지를 생산하는 방법입니다. 모든 살아있는 유기체는 이러한 과정 중 하나 이상을 수행하지만, 선택된 유기체 그룹 만이 광합성 햇빛으로부터 음식을 생산할 수 있습니다. 그러나 이러한 유기체에서도 광합성에 의해 생산 된 음식은 세포 호흡을 통해 세포 에너지로 변환됩니다.
발효 경로와 비교할 때 호기성 호흡의 특징은 산소의 전제 조건이며 포도당 분자 당 훨씬 높은 에너지 수율입니다.
당분 해
당분 해는 포도당을 화학 에너지로 분해하기 위해 세포의 세포질에서 수행되는 보편적 인 시작 경로입니다. 각각의 글루코스 분자로부터 방출 된 에너지는 4 개의 아데노신 디 포스페이트 (ADP) 분자 각각에 포스페이트를 부착하여 2 개의 아데노신 트리 포스페이트 (ATP) 분자 및 추가의 NADH 분자를 생성하는데 사용된다.
인산 결합에 저장된 에너지는 다른 세포 반응에 사용되며 종종 세포의 에너지 "통화"로 간주됩니다. 그러나, 해당 분해는 2 분자의 ATP로부터 에너지의 입력을 필요로하기 때문에, 해당 분해의 순 수율은 포도당 분자 당 2 분자의 ATP이다. 포도당 자체는 해당 분해 과정에서 피루 베이트로 분해됩니다.
호기성 호흡
호기성 호흡은 산소의 존재하에 미토콘드리아에서 발생하며 공정이 가능한 유기체에 대한 대부분의 에너지를 산출합니다. 피루 베이트를 미토콘드리아로 옮기고 아세틸 CoA로 전환 한 다음 옥 살로 아세테이트와 결합하여 구연산 사이클의 첫 단계에서 구연산을 생성합니다.
후속 시리즈는 구연산을 다시 옥 살로 아세테이트로 변환하고 NADH 및 FADH라고하는 방법으로 에너지 운반 분자를 생성합니다.2.
Krebs주기의 각 회전은 전자 수송 사슬을 통해 한 분자의 ATP와 추가적인 17 분자의 ATP를 생산할 수 있습니다. 해당 분해는 Krebs주기에서 사용하기 위해 두 개의 피루 베이트 분자를 생성하기 때문에, 호기성 호흡의 총 수율은 해당 분해 동안 생성 된 두 개의 ATP 외에 포도당 분자 당 36 ATP입니다.
전자 수송 사슬 동안 전자에 대한 말단 수용체는 산소이다.
발효
혐기성 호흡과 혼동하지 않기 위해, 발효는 세포의 세포질 내에 산소가없는 상태에서 발생하며 피루 베이트를 폐기물로 변환시켜 해당 분해를 계속하는 데 필요한 에너지 운반 분자를 생성합니다. 발효 과정에서 생성되는 유일한 에너지는 해당 작용을 통해 이루어지기 때문에 포도당 분자 당 총 생산량은 2 ATP입니다.
에너지 생산은 호기성 호흡보다 실질적으로 적지 만 발효는 산소가없는 상태에서 연료를 에너지로 변환하는 것을 계속합니다. 발효의 예는 인간 및 다른 동물에서의 젖산 발효 및 효모에 의한 에탄올 발효를 포함한다. 폐기물은 유기체가 호기성 상태로 다시 들어갈 때 재활용되거나 유기체에서 제거됩니다.
혐기성 호흡
선택된 원핵 생물에서 발견되는 혐기성 호흡은 호기성 호흡만큼 전자 수송 사슬을 사용하지만 말단 전자 수용체로 산소를 사용하는 대신 다른 요소가 사용됩니다. 이러한 대체 수용체에는 질산염, 황산염, 황, 이산화탄소 및 기타 분자가 포함됩니다.
이러한 과정은 토양 내의 영양분 순환에 중요한 기여를 할뿐만 아니라이 유기체가 다른 유기체가 살 수없는 지역을 식민지로 만들 수있게합니다.
광합성
다양한 세포 호흡 경로와 달리, 광합성은 식물, 조류 및 일부 박테리아에 의해 대사에 필요한 음식을 생산하는 데 사용됩니다. 식물에서 광합성은 엽록체라고 불리는 특수 구조에서 발생하지만 광합성 박테리아는 일반적으로 원형질막의 막 확장을 따라 광합성을 수행합니다.
광합성은 두 단계로 나눌 수 있습니다. 빛 의존적 반응 그리고 빛 독립적 반응.
빛 의존적 반응 동안, 빛 에너지는 물에서 제거 된 전자에 에너지를 공급하고 양성자 그라디언트 그 결과 빛에 독립적 인 반응에 연료를 공급하는 고 에너지 분자가 생성됩니다. 전자가 물 분자에서 제거됨에 따라 물 분자는 산소와 양성자로 분해됩니다.
양성자는 양성자 구배에 기여하지만 산소는 방출됩니다. 빛 독립적 반응 동안, 빛 반응 동안 생성 된 에너지는 캘빈 사이클 (Calvin Cycle)이라는 과정을 통해 이산화탄소로부터 당 분자를 생성하는 데 사용됩니다.
캘빈 사이클 (Calvin Cycle)은 6 개의 이산화탄소 분자마다 1 개의 설탕 분자를 생성합니다. 광 의존성 반응에 사용되는 물 분자와 결합하여 광합성의 일반 식은 다음과 같습니다. 6 시간2O + 6 CO2 + 라이트 → C6H12영형6 + 6O2.