1. Organic compounds possess potential energy as a result of the arrangement of electrons in the bonds between their atoms.
2. Compounds that can participate in exergonic reactions can act as fuels.
3. With the help of enzymes, a cell systematically degrades complex organic molecules that are rich in potential energy to simpler waste products that have less energy.
4. Some of the energy taken out of chemical storage can be used to do work; the rest is dissipated as heat.
5. One catabolic process, fermentation, is a partial degradation of sugars or other organic fuel that occurs without the use of oxygen.
6. However, the most prevalent and efficient catabolic pathway is aerobic respiration, in which oxygen is consumed as a reactant along with the organic fuel (aerobic is from the Greek aer, air, and bios, life).
7. The cells of most eukaryotic and many prokaryotic organisms can carry out aerobic respiration.
8. Some prokaryotes use substances other than oxygen as reactants in a similar process that harvests chemical energy without oxygen; this process is called anaerobic respiration (the prefix an- means “without”).
9. Technically, the term cellular respiration includes both aerobic and anaerobic processes.
10. However, it originated as a synonym for aerobic respiration because of the relationship of that process to organismal respiration, in which an animal breathes in oxygen.
11. Thus, cellular respiration is often used to refer to the aerobic process, a practice we follow in most of this chapter.
12. Although very different in mechanism, aerobic respiration is in principle similar to the combustion of gasoline in an automobile engine after oxygen is mixed with the fuel (hydrocarbons).
13. Food provides the fuel for respiration, and the exhaust is carbon dioxide and water.
14. The overall process can be summarized as follows:
15. Although carbohydrates, fats, and proteins can all be processed and consumed as fuel, it is helpful to learn the steps of cellular respiration by tracking the degradation of the sugar glucose (C6H12O6):
16. Glucose is the fuel that cells most often use; we will discuss other organic molecules contained in foods later in the chapter.
17. This breakdown of glucose is exergonic, having a freeenergy change of _686 kcal (2,870 kJ) per mole of glucose decomposed (ΔG__686 kcal/mol).
18. Recall that a negative ΔG indicates that the products of the chemical process store less energy than the reactants and that the reaction can happen spontaneously—in other words, without an input of energy.
19. Catabolic pathways do not directly move flagella, pump solutes across membranes, polymerize monomers, or perform other cellular work.
20. Catabolism is linked to work by a chemical drive shaft—ATP, which you learned about in Chapter 8.
21. To keep working, the cell must regenerate its supply of ATP from ADP and i (see Figure 8.11). To understand how cellular respiration accomplishes this, let’s examine the fundamental chemical processes known as oxidation and reduction.
22. Redox Reactions: Oxidation and Reduction
How do the catabolic pathways that decompose glucose and other organic fuels yield energy? The answer is based on the transfer of electrons during the chemical reactions.
23. The relocation of electrons releases energy stored in organic molecules, and this energy ultimately is used to synthesize ATP.
24. The Principle of Redox
In many chemical reactions, there is a transfer of one or more electrons (e_) from one reactant to another.
25. These electron transfers are called oxidation-reduction reactions, or redox reactions for short. In a redox reaction, the loss of electrons from one substance is called oxidation, and the addition of electrons to another substance is known as reduction. (Note that adding electrons is called reduction; negatively charged electrons added to an atom reduce the amount of positive charge of that atom.)
26. To take a simple, nonbiological example, consider the reaction between the elements sodium (Na) and chlorine (Cl) that forms table salt:
1. Senyawa organik memiliki energi potensial sebagai akibat dari susunan elektron dalam ikatan antara atom mereka.
2. Senyawa yang dapat berpartisipasi dalam reaksi eksergonik dapat bertindak sebagai bahan bakar.
3. Dengan bantuan enzim, sel sistematis degradasi molekul organik kompleks yang kaya energi potensial untuk produk-produk limbah sederhana yang memiliki sedikit energi.
4. Beberapa energi yang diambil dari penyimpanan bahan kimia dapat digunakan untuk melakukan pekerjaan; sisanya hilang sebagai panas.
5. Salah satu proses katabolik, fermentasi, adalah degradasi parsial gula atau bahan bakar organik lainnya yang terjadi tanpa menggunakan oksigen.
6. Namun, jalur katabolik yang paling umum dan efisien adalah respirasi aerobik, di mana oksigen dikonsumsi sebagai reaktan bersama dengan bahan bakar organik (aerobik adalah dari bahasa Yunani aer, udara, dan bios, kehidupan).
7.Sel-sel dari sebagian besar organisme prokariotik eukariotik dan banyak dapat melaksanakan respirasi aerobik.
8. Beberapa prokariota menggunakan zat selain oksigen sebagai reaktan dalam proses yang sama yang panen energi kimia tanpa oksigen; Proses ini disebut respirasi anaerob (awalan an- berarti "tanpa").
9. Secara teknis, respirasi seluler jangka mencakup proses aerobik dan anaerobik.
10. Namun, ia berasal sebagai sinonim untuk respirasi aerobik karena hubungan proses itu untuk respirasi organisme, di mana hewan bernafas oksigen.
11. Dengan demikian, respirasi sel sering digunakan untuk merujuk pada proses aerobik, latihan kita ikuti di sebagian besar bab ini.
12. Meskipun sangat berbeda dalam mekanisme, respirasi aerobik pada prinsipnya mirip dengan pembakaran bensin dalam mesin mobil setelah oksigen dicampur dengan bahan bakar (hidrokarbon).
13. Makanan menyediakan bahan bakar untuk respirasi, dan knalpot adalah karbon dioksida dan air.
14. Proses keseluruhan dapat diringkas sebagai berikut:
15. Meskipun karbohidrat, lemak, dan protein semua bisa diproses dan dikonsumsi sebagai bahan bakar, akan sangat membantu untuk mempelajari langkah-langkah respirasi seluler dengan melacak degradasi gula glukosa (C6H12O6):
16. Glukosa adalah bahan bakar yang sel paling sering digunakan; kita akan membahas molekul organik lainnya yang terkandung dalam makanan kemudian dalam bab ini.
17. Ini pemecahan glukosa adalah eksergonik, memiliki perubahan freeenergy dari _686 kkal (2870 kJ) per mol glukosa terurai (ΔG__686 kkal / mol).
18. Ingat bahwa? G negatif menunjukkan bahwa produk-produk dari toko proses kimia energi kurang dari reaktan dan bahwa reaksi dapat terjadi secara spontan-kata lain, tanpa masukan energi.
19. jalur katabolik tidak langsung bergerak flagella, zat terlarut pompa melintasi membran, polimerisasi monomer, atau melakukan pekerjaan seluler lainnya.
20. Katabolisme terkait untuk bekerja dengan bahan kimia berkendara poros-ATP, yang Anda pelajari di Bab 8.
21. Untuk tetap bekerja, sel harus meregenerasi pasokan ATP dari ADP dan saya (lihat Gambar 8.11). Untuk memahami bagaimana respirasi sel menyelesaikan ini, mari kita memeriksa proses kimia dasar dikenal sebagai oksidasi dan reduksi.
22. Redoks Reaksi: Oksidasi dan Pengurangan
Bagaimana jalur katabolik yang membusuk glukosa dan bahan bakar organik lainnya menghasilkan energi? Jawabannya didasarkan pada transfer elektron selama reaksi kimia.
23. Relokasi elektron melepaskan energi yang tersimpan dalam molekul organik, dan energi ini akhirnya digunakan untuk mensintesis ATP.
24. Prinsip Redox
Dalam banyak reaksi kimia, ada transfer dari satu atau lebih elektron (e_) dari satu reaktan yang lain.
25. transfer elektron ini disebut reaksi oksidasi-reduksi, atau reaksi redoks untuk pendek. Dalam reaksi redoks, hilangnya elektron dari satu zat yang disebut oksidasi, dan penambahan elektron ke zat lain yang dikenal sebagai pengurangan. (Perhatikan bahwa menambahkan elektron disebut pengurangan; elektron bermuatan negatif ditambahkan ke atom mengurangi jumlah muatan positif atom itu.)
26. Untuk mengambil sederhana, misalnya nonbiological, mempertimbangkan reaksi antara unsur-unsur natrium (Na) dan klorin (Cl) yang membentuk garam meja: