Dakle, stanično disanje se događa u stanici.

Ali gdje točno? Koja organela provodi taj proces?

Glavna faza staničnog disanja odvija se u. Kao što znate, glavni proizvod mitohondrija - molekule ATP-a - sinonim je za koncept "energije" u biologiji. Doista, glavni produkt ovog procesa je energija, ATP molekule.

ATPje molekula sinonim za energiju u biologiji. Skraćenica je za adenozin trifosfat ili adenozin trifosfornu kiselinu. Kao što se može vidjeti iz slike formule, molekula sadrži:

1. tri veze s ostacima fosforne kiseline, čijim pucanjem se oslobađa velika količina energije,
2. ugljikohidrat riboza (pentatom šećera) i
3. dušična baza

1 Faza staničnog disanja - pripremna

Kako tvari dospijevaju u stanice? Tijekom procesa probave tijela. Bit procesa probave je razgradnja polimera koji ulaze u tijelo s hranom u monomere:

• razgrađuju se na aminokiseline;
• - na glukozu;
• razgrađuju se na glicerol i masne kiseline.

Oni. monomeri već ulaze u stanicu.

Faza 2 stanične probave

Glikoliza- enzimski proces uzastopne razgradnje glukoze u stanicama, popraćen sintezom ATP-a.

Glikoliza pri aerobnim uvjetima dovodi do stvaranja pirogrožđane kiseline (PVA) (piruvat),

glikoliza u anaerobnim uvjetima(bez kisika ili nedostatak kisika) dovodi do stvaranja mliječne kiseline (laktata).

CH3-CH(OH)-COOH

Proces se odvija uz sudjelovanje molekula fosforne kiseline, zbog čega se zove oksidativne fosforilacije

Glikoliza je glavni put glukoze u životinja.

Transformacije se događaju u, tj. proces će biti jasno anaeroban: molekula glukoze će se razgraditi na PVA - pirogrožđanu kiselinu uz oslobađanje 2 molekule ATP:

3 Faza stanične probave (kisik)

Ulaskom u mitohondrije dolazi do oksidacije: PVK se pod utjecajem kisika razgrađuje do ugljičnog dioksida (ukupna jednadžba):

Prvo se uklanja jedan ugljikov atom pirogrožđane kiseline. Pritom nastaje ugljični dioksid, energija (pohranjena je u jednoj molekuli NADP-a) i molekula s dva ugljika - acetilna skupina. Reakcijski lanac zatim ulazi u centar metaboličke koordinacije stanice - Krebsov ciklus.

Krebsov ciklus

(ciklus limunske kiseline)

Krebsov ciklus je reakcija koja počinje kada se određena ulazna molekula spoji s drugom molekulom koja djeluje kao "pomagač". Ova kombinacija pokreće niz drugih kemijskih reakcija koje proizvode molekule proizvoda i konačno ponovno stvaraju pomoćnu molekulu koja može ponovno započeti cijeli proces.

Za obradu energije pohranjene u jednu molekulu glukoze, potreban je Krebsov ciklus proći dvaput

Proces je višefazni, a osim raznih kiselina zanimljivih naziva, uključeni su i koenzimi (CoA).

Što su koenzimi?

(koenzimi)

• To su male organske tvari
• oni se mogu kombinirati s proteinima (ili izravno s enzimima, koji, usput, imaju proteinsku prirodu), tvoreći aktivnu tvar, cosplex, koji će biti nešto poput katalizatora.

Prefiks "ko-" je kao "ko-" - koproducent, sunarodnjak itd. Oni. "zajedno s "

Glikoliza- katabolički put od iznimne važnosti.

Osigurava energiju za stanične reakcije, uključujući sintezu proteina.

Intermedijarni produkti glikolize koriste se u sintezi masti.

Piruvat se također može koristiti za sintezu drugih spojeva. Zahvaljujući glikolizi, performanse mitohondrija i dostupnost kisika ne ograničavaju snagu mišića tijekom kratkotrajnih ekstremnih opterećenja.

Glavni procesi koji stanici osiguravaju energiju su fotosinteza, kemosinteza, disanje, fermentacija i glikoliza kao faza disanja.
S krvlju kisik prodire u stanicu, odnosno u posebne stanične strukture - mitohondrije. Nalaze se u svim stanicama osim stanicama bakterija, modrozelenih algi i zrelih krvnih stanica (crvenih krvnih stanica). U mitohondrijima kisik ulazi u višestupanjsku reakciju s različitim hranjivim tvarima - bjelančevinama, ugljikohidratima, mastima itd. Taj se proces naziva stanično disanje. Pritom se oslobađa kemijska energija koju stanica pohranjuje u posebnu tvar – adenozin trifosfornu kiselinu ili ATP. To je univerzalna zaliha energije koju tijelo troši na rast, kretanje i održavanje vitalnih funkcija.

Disanje je oksidativna razgradnja organskih hranjivih tvari uz sudjelovanje kisika, praćena stvaranjem kemijski aktivnih metabolita i oslobađanjem energije koju stanice koriste za vitalne procese.

Disanje je, za razliku od izgaranja, višefazni proces. U njemu postoje dva glavna stadija: glikoliza i stadij kisika.

Glikoliza

ATP, dragocjen za tijelo, nastaje ne samo u mitohondrijima, već iu citoplazmi stanice kao rezultat glikolize (od grčkog "glykis" - "slatko" i "lysis" - "raspadanje"). Glikoliza nije proces ovisan o membrani. Nastaje u citoplazmi. Međutim, glikolitički enzimi povezani su sa strukturama citoskeleta.
Glikoliza je vrlo složen proces. Ovo je proces razgradnje glukoze pod djelovanjem raznih enzima, koji ne zahtijeva sudjelovanje kisika. Za razgradnju i djelomičnu oksidaciju molekule glukoze potrebno je koordinirano odvijanje jedanaest uzastopnih reakcija. U glikolizi jedna molekula glukoze omogućuje sintezu dviju molekula ATP-a. Produkti razgradnje glukoze tada mogu ući u reakciju fermentacije, pretvarajući se u etilni alkohol ili mliječnu kiselinu. Alkoholno vrenje svojstveno je kvascima, a mliječno kiselo vrenje svojstveno je životinjskim stanicama i nekim bakterijama. Mnogi su aerobni, tj. Živeći isključivo u okruženju bez kisika, organizmi imaju dovoljno energije koja nastaje kao rezultat glikolize i fermentacije. Ali aerobni organizmi moraju nadopuniti ovu malu rezervu, i to prilično značajno.

Kisikov stadij disanja

Produkti razgradnje glukoze ulaze u mitohondrije. Tamo se od njih najprije odcijepi molekula ugljičnog dioksida, koja se nakon izlaska uklanja iz tijela. "Naknadno sagorijevanje" događa se u takozvanom Krebsovom ciklusu (Dodatak br. 1) (nazvanom po engleskom biokemičaru koji ga je opisao) - sekvencijalni lanac reakcija. Svaki od enzima koji u njemu sudjeluje ulazi u spojeve, a nakon nekoliko transformacija ponovno se oslobađa u svom izvornom obliku. Biokemijski ciklus nije nimalo besciljno hodanje u krug. To je više kao trajekt koji juri između dvije obale, ali na kraju ljudi i automobili idu u pravom smjeru. Kao rezultat reakcija koje se odvijaju u Krebsovom ciklusu, sintetiziraju se dodatne molekule ATP-a, dodatne molekule ugljičnog dioksida i atomi vodika se odvajaju.
U tom lancu sudjeluju i masti, ali za njihovu razgradnju treba vremena, pa ako je energija hitno potrebna, tijelo koristi ugljikohidrate, a ne masti. Ali masti su vrlo bogat izvor energije. Proteini se također mogu oksidirati za energetske potrebe, ali samo u ekstremnim slučajevima, primjerice, tijekom dugotrajnog posta. Proteini su hitna zaliha za stanicu.
Najučinkovitiji proces sinteze ATP-a odvija se uz sudjelovanje kisika u višestupanjskom respiratornom lancu. Kisik je sposoban oksidirati mnoge organske spojeve i istovremeno osloboditi puno energije odjednom. Ali takva bi eksplozija bila pogubna za tijelo. Uloga dišnog lanca i svega aerobičnog, t.j. povezano s kisikom, disanje se sastoji upravo u opskrbi tijela energijom kontinuirano iu malim obrocima - u mjeri u kojoj je tijelu potrebna. Može se povući analogija s benzinom: proliven na tlo i zapaljen, odmah će planuti bez ikakve koristi. A u automobilu, gori malo po malo, benzin će obavljati koristan posao nekoliko sati. Ali to zahtijeva tako složen uređaj kao što je motor.

Respiratorni lanac, u kombinaciji s Krebsovim ciklusom i glikolizom, omogućuje povećanje "prinosa" ATP molekula iz svake molekule glukoze na 38. No tijekom glikolize taj je omjer bio samo 2:1. Time je učinkovitost aerobnog disanja znatno veća.
Mehanizam sinteze ATP-a tijekom glikolize je relativno jednostavan i može se lako reproducirati in vitro. Međutim, nikad nije bilo moguće simulirati respiratornu sintezu ATP-a u laboratoriju. Godine 1961. engleski biokemičar Peter Mitchell predložio je da enzimi - susjedi u respiratornom lancu - promatraju ne samo strogi slijed, već i jasan red u prostoru stanice. Dišni lanac, ne mijenjajući svoj redoslijed, fiksiran je u unutarnjoj ljusci (membrani) mitohondrija i nekoliko puta ga "zašije" kao šavovima. Pokušaji reproduciranja respiratorne sinteze ATP-a nisu uspjeli jer su istraživači podcijenili ulogu membrane. Ali reakcija također uključuje enzime koncentrirane u izraslinama u obliku gljive na unutarnjoj strani membrane. Ako se te izrasline uklone, ATP se neće sintetizirati.

Proces disanja proizvodi ogromnu količinu energije. Kad bi se sve odjednom oslobodilo, stanica bi prestala postojati. Ali to se ne događa, jer se energija ne oslobađa odjednom, već u fazama, u malim obrocima. Oslobađanje energije u malim dozama nastaje zbog činjenice da je disanje višefazni proces, u čijim pojedinačnim fazama nastaju različiti međuprodukti (s različitim duljinama ugljikovog lanca) i oslobađa se energija. Oslobođena energija se ne troši u obliku topline, već se skladišti u univerzalnom visokoenergetskom spoju – ATP-u. Kada se ATP razgrađuje, energija se može koristiti u svim procesima potrebnim za održavanje vitalnih funkcija organizma: za sintezu raznih organskih tvari, mehanički rad, održavanje osmotskog tlaka protoplazme itd.

Disanje je proces koji daje energiju, ali njegovo biološko značenje nije ograničeno na to. Kao rezultat kemijskih reakcija koje prate disanje nastaje veliki broj intermedijarnih spojeva. Iz ovih spojeva, koji imaju različit broj ugljikovih atoma, mogu se sintetizirati najrazličitije stanične tvari: aminokiseline, masne kiseline, masti, bjelančevine, vitamini.

Dakle, metabolizam ugljikohidrata određuje ostale metabolizme (bjelančevine, masti). To je njegov veliki značaj.

Jedno od nevjerojatnih svojstava mikroba povezano je s procesom disanja i njegovim kemijskim reakcijama - sposobnošću emitiranja vidljive svjetlosti - da svijetle.

Poznato je da brojni živi organizmi, uključujući bakterije, mogu emitirati vidljivu svjetlost. Luminescencija uzrokovana mikroorganizmima poznata je stoljećima. Nakupljanje luminescentnih bakterija u simbiozi s malim morskim životinjama ponekad dovodi do sjaja u moru; luminiscencija se također susrela tijekom rasta određenih bakterija na mesu itd.

Glavne komponente, čija interakcija dovodi do emisije svjetlosti, uključuju reducirane oblike FMN ili NAD, molekularni kisik, enzim luciferae i oksidirajući spoj - luciferin. Pretpostavlja se da reducirani NAD ili FMN reagira s luciferazom, kisikom i luciferinom, pri čemu elektroni u nekim molekulama prelaze u pobuđeno stanje, a povratak tih elektrona na osnovnu razinu praćen je emisijom svjetlosti. Luminescencija kod mikroba smatra se "rasipnim procesom", jer smanjuje energetsku učinkovitost disanja.



STANIČNO DISANJE

Glavni procesi koji stanici osiguravaju energiju su fotosinteza, kemosinteza, disanje, fermentacija i glikoliza kao faza disanja.

S krvlju kisik prodire u stanicu, odnosno u posebne stanične strukture mitohondrija. Nalaze se u svim stanicama osim stanicama bakterija, modrozelenih algi i zrelih krvnih stanica (crvenih krvnih stanica). U mitohondrijima kisik ulazi u višestupanjsku reakciju s različitim hranjivim tvarima: bjelančevinama, ugljikohidratima, mastima itd. Taj se proces naziva stanično disanje. Pritom se oslobađa kemijska energija koju stanica pohranjuje u posebnu tvar adenozin trifosfornu kiselinu ili ATP. To je univerzalna zaliha energije koju tijelo troši na rast, kretanje i održavanje vitalnih funkcija.

Disanje je oksidativna razgradnja organskih hranjivih tvari uz sudjelovanje kisika, praćena stvaranjem kemijski aktivnih metabolita i oslobađanjem energije koju stanice koriste za vitalne procese.

Opća jednadžba disanja je sljedeća:

Gdje je Q=2878 kJ/mol.

Ali disanje je, za razliku od izgaranja, višefazni proces. U njemu postoje dva glavna stadija: glikoliza i stadij kisika.

Glikoliza

ATP, dragocjen za tijelo, nastaje ne samo u mitohondrijima, već iu citoplazmi stanice kao rezultat glikolize (od grčkog glycis - slatko i lizno raspadanje). Glikoliza nije proces ovisan o membrani. Nastaje u citoplazmi. Međutim, glikolitički enzimi povezani su sa strukturama citoskeleta.

Glikoliza je vrlo složen proces. Ovo je proces razgradnje glukoze pod djelovanjem raznih enzima, koji ne zahtijeva sudjelovanje kisika. Za razgradnju i djelomičnu oksidaciju molekule glukoze potrebno je koordinirano odvijanje jedanaest uzastopnih reakcija. U glikolizi jedna molekula glukoze omogućuje sintezu dviju molekula ATP-a. Produkti razgradnje glukoze tada mogu ući u reakciju fermentacije, pretvarajući se u etilni alkohol ili mliječnu kiselinu. Alkoholno vrenje svojstveno je kvascima, a mliječno kiselo vrenje svojstveno je životinjskim stanicama i nekim bakterijama. Mnogi su aerobni, tj. Živeći isključivo u okruženju bez kisika, organizmi imaju dovoljno energije koja nastaje kao rezultat glikolize i fermentacije. Ali aerobni organizmi moraju nadopuniti ovu malu rezervu, i to prilično značajno.

Kisikov stadij disanja

Produkti razgradnje glukoze ulaze u mitohondrije. Tamo se od njih najprije odcijepi molekula ugljičnog dioksida, koja se nakon izlaska uklanja iz tijela. Naknadno izgaranje događa se u takozvanom Krebsovom ciklusu (Dodatak br. 1) (nazvanom po engleskom biokemičaru koji ga je opisao) u uzastopnom lancu reakcija. Svaki od enzima koji u njemu sudjeluje ulazi u spojeve, a nakon nekoliko transformacija ponovno se oslobađa u svom izvornom obliku. Biokemijski ciklus nije nimalo besciljno hodanje u krug. To je više kao trajekt koji juri između dvije obale, ali na kraju ljudi i automobili idu u pravom smjeru. Kao rezultat reakcija koje se odvijaju u Krebsovom ciklusu, sintetiziraju se dodatne molekule ATP-a, dodatne molekule ugljičnog dioksida i atomi vodika se odvajaju.

U tom lancu sudjeluju i masti, ali za njihovu razgradnju treba vremena, pa ako je energija hitno potrebna, tijelo koristi ugljikohidrate, a ne masti. Ali masti su vrlo bogat izvor energije. Proteini se također mogu oksidirati za energetske potrebe, ali samo u ekstremnim slučajevima, primjerice, tijekom dugotrajnog posta. Proteini su hitna zaliha za stanicu.

Najučinkovitiji proces sinteze ATP-a odvija se uz sudjelovanje kisika u višestupanjskom respiratornom lancu. Kisik je sposoban oksidirati mnoge organske spojeve i istovremeno osloboditi puno energije odjednom. Ali takva bi eksplozija bila pogubna za tijelo. Uloga dišnog lanca i svega aerobičnog, t.j. povezano s kisikom, disanje se sastoji upravo u tome da tijelo dobiva energiju kontinuirano iu malim obrocima u onoj mjeri u kojoj je tijelu potrebna. Može se povući analogija s benzinom: proliven na tlo i zapaljen, odmah će planuti bez ikakve koristi. A u automobilu, gori malo po malo, benzin će obavljati koristan posao nekoliko sati. Ali to zahtijeva tako složen uređaj kao što je motor.

Respiratorni lanac, u kombinaciji s Krebsovim ciklusom i glikolizom, omogućuje povećanje prinosa ATP molekula iz svake molekule glukoze na 38. Ali tijekom glikolize taj je omjer bio samo 2:1. Time je učinkovitost aerobnog disanja znatno veća.

Kako funkcionira dišni lanac?

Mehanizam sinteze ATP-a tijekom glikolize je relativno jednostavan i može se lako reproducirati in vitro. Međutim, nikad nije bilo moguće simulirati respiratornu sintezu ATP-a u laboratoriju. Godine 1961. engleski biokemičar Peter Mitchell predložio je da susjedni enzimi u respiratornom lancu promatraju ne samo strogi slijed, već i jasan red u prostoru stanice. Dišni lanac, ne mijenjajući svoj redoslijed, fiksiran je u unutarnjoj ljusci (membrani) mitohondrija i nekoliko puta ga prošije kao šavovima. Pokušaji reproduciranja respiratorne sinteze ATP-a nisu uspjeli jer su istraživači podcijenili ulogu membrane. Ali reakcija također uključuje enzime koncentrirane u izraslinama u obliku gljive na unutarnjoj strani membrane. Ako se te izrasline uklone, ATP se neće sintetizirati.

Disanje je štetno.

Molekularni kisik je snažno oksidacijsko sredstvo. Ali kao snažan lijek, može imati i nuspojave. Na primjer, izravna interakcija kisika s lipidima uzrokuje stvaranje toksičnih peroksida i remeti strukturu stanica. Reaktivni spojevi kisika također mogu oštetiti proteine ​​i nukleinske kiseline.

Zašto ne dolazi do trovanja ovim otrovima? Jer imaju protuotrov. Život je nastao u nedostatku kisika, a prva bića na Zemlji bila su anaerobna. Tada se pojavila fotosinteza, a kisik kao njezin nusproizvod počeo se nakupljati u atmosferi. U to je vrijeme ovaj plin bio opasan za sva živa bića. Neki anaerobi su umrli, drugi su pronašli kutove bez kisika, na primjer, nastanivši se u grudama tla; treći su se pak počeli prilagođavati i mijenjati. Tada su se pojavili mehanizmi koji su štitili živu stanicu od nasumične oksidacije. To su razne tvari: enzimi, uključujući razarač štetne katalize vodikovog peroksida, kao i mnogi drugi neproteinski spojevi.

Disanje se općenito prvo pojavilo kao način uklanjanja kisika iz atmosfere koja okružuje tijelo, a tek je potom postalo izvor energije. Anaerobi koji su se prilagodili novom okruženju postali su aerobi, stječući goleme prednosti. Ali skrivena opasnost od kisika za njih i dalje ostaje. Moć antioksidativnih protuotrova nije neograničena. Zato u čistom kisiku, pa čak i pod pritiskom, sva živa bića prilično brzo umiru. Ako je stanica oštećena bilo kojim vanjskim čimbenikom, tada obično prvo zakažu zaštitni mehanizmi, a zatim kisik počinje štetiti čak i pri normalnim atmosferskim koncentracijama

Stanično disanje je oksidacija organskih tvari u stanici, uslijed koje se sintetiziraju molekule ATP. Polazne sirovine (supstrat) najčešće su ugljikohidrati, rjeđe masti, a još rjeđe bjelančevine. Najveći broj molekula ATP-a nastaje oksidacijom s kisikom, a manji broj nastaje oksidacijom drugim tvarima i prijenosom elektrona.

Ugljikohidrati ili polisaharidi razgrađuju se na monosaharide prije nego što se koriste kao supstrat za stanično disanje. Dakle, u biljkama, škrobu, au životinjama, glikogen se hidrolizira u glukozu.

Glukoza je glavni izvor energije za gotovo sve stanice živih organizama.

Prvi stupanj oksidacije glukoze je glikoliza. Ne zahtijeva kisik i karakterističan je za anaerobno i aerobno disanje.

Biološka oksidacija

Stanično disanje uključuje niz redoks reakcija u kojima se vodik i elektroni kreću od jednog spoja (ili atoma) do drugog. Kada atom izgubi elektron, on oksidira; kada se doda elektron – redukcija. Oksidirana tvar je donor, a reducirana tvar je akceptor vodika i elektrona. Redoks reakcije koje se odvijaju u živim organizmima nazivaju se biološka oksidacija ili stanično disanje.

Tipično, oksidativne reakcije oslobađaju energiju. Razlog tome leži u fizikalnim zakonima. Elektroni u oksidiranim organskim molekulama su na višoj energetskoj razini nego u produktima reakcije. Elektroni, krećući se s više na nižu energetsku razinu, oslobađaju energiju. Stanica zna kako to popraviti u vezama molekula - univerzalnog "goriva" živih bića.

Najčešći terminalni akceptor elektrona u prirodi je kisik, koji je reduciran. Tijekom aerobnog disanja nastaju ugljikov dioksid i voda kao rezultat potpune oksidacije organskih tvari.

Biološka oksidacija odvija se u fazama, uključujući mnoge enzime i spojeve koji prenose elektron. U postupnoj oksidaciji, elektroni se kreću duž lanca nositelja. U određenim fazama lanca oslobađa se dio energije dovoljan za sintezu ATP-a iz ADP-a i fosforne kiseline.

Biološka oksidacija je vrlo učinkovita u usporedbi s raznim motorima. Otprilike polovica oslobođene energije na kraju se fiksira u visokoenergetskim vezama ATP-a. Drugi dio energije se rasipa kao toplina. Budući da je proces oksidacije postupan, toplinska energija se oslobađa malo po malo i ne oštećuje stanice. Ujedno služi za održavanje stalne tjelesne temperature.

Aerobno disanje

U aerobnih eukariota javljaju se različiti stupnjevi staničnog disanja

u mitohondrijskom matriksu - ili ciklusu trikarboksilne kiseline,

na unutarnjoj membrani mitohondrija – odnosno respiratornog lanca.

U svakoj od ovih faza, ATP se sintetizira iz ADP, najviše u posljednjoj. Kisik se koristi kao oksidacijsko sredstvo samo u fazi oksidativne fosforilacije.

Ukupne reakcije aerobnog disanja su sljedeće.

Glikoliza i Krebsov ciklus: C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O → 6CO 2 + 12H 2 + 4ATP

Respiratorni lanac: 12H 2 + 6O 2 → 12H 2 O + 34ATP

Dakle, biološkom oksidacijom jedne molekule glukoze nastaje 38 molekula ATP-a. Zapravo, često je manje.

Anaerobno disanje

Tijekom anaerobnog disanja u oksidativnim reakcijama, akceptor vodika NAD u konačnici ne prenosi vodik na kisik, koji u ovom slučaju nije prisutan.

Pirogrožđana kiselina, nastala tijekom glikolize, može se koristiti kao akceptor vodika.

U kvascu se piruvat fermentira u etanol (alkoholno vrenje). U ovom slučaju, tijekom reakcija također se stvara ugljični dioksid i koristi se NAD:

CH 3 COCOOH (piruvat) → CH 3 CHO (acetaldehid) + CO 2

CH 3 CHO + NAD H 2 → CH 3 CH 2 OH (etanol) + NAD

Fermentacija mliječne kiseline događa se u životinjskim stanicama koje doživljavaju privremeni nedostatak kisika, te u brojnim bakterijama:

CH 3 COCOOH + NAD H 2 → CH 3 CHOHCOOH (mliječna kiselina) + NAD

Obje fermentacije ne proizvode ATP. Energija se u ovom slučaju osigurava samo glikolizom, a ona iznosi samo dvije molekule ATP-a. Velik dio energije iz glukoze nikada se ne povrati. Stoga se anaerobno disanje smatra neučinkovitim.

Stanično disanje je ukupnost enzimskih procesa koji se odvijaju u svakoj stanici, a rezultat kojih se molekule ugljikohidrata, masnih kiselina i aminokiselina u konačnici razgrađuju na ugljični dioksid i vodu, a oslobođena biološki korisna energija se koristi za život. ćelija. Biološki korisna energija je tok elektrona s viših energetskih razina na niže. To se događa ovako: pod djelovanjem enzima, protoni (tj. atomi vodika), a zajedno s njima i elektroni, uklanjaju se iz molekule hranjive tvari (ugljikohidrata, masti, proteina). Ovaj proces je poznat kao dehidrogenacija*< Передача электронов через систему переноса электронов происходит путем ряда последовательных реакций окисления - восстановления, которые в совокупности носят название «биологического окисления «.>. Oduzeti elektroni prenose se u posebnu tvar koja se naziva akceptor**<Специфические соединения, которые образуют систему переноса электронов и которые попеременно окисляются и восстанавливаются, называются "цитохромами ".> . Zatim, drugi enzimi preuzimaju elektrone od primarnog akceptora i prenose ih na drugi, i tako dalje, dok se energija elektrona potpuno ne potroši ili pohrani u obliku energije kemijske veze (adenozin trifosfat). U konačnici, kisik reagira s vodikovim ionima i elektronima koji predaju energiju i pretvara se u vodu, koja se izlučuje iz tijela. Ovaj protok elektrona naziva se "kaskada elektrona". Za veću jasnoću, može se predstaviti kao niz vodopada, svaki vodopad rotira turbinu - odajući energiju dok je ne preda u potpunosti. Na samom vrhu “voda” je hrana kojoj će se oduzimati elektroni i protoni (supstrat), a na dnu je “otpadna voda” - elektroni i protoni smanjene energije, povezani s kisikom (vodom), a što ostaci supstrata, - koje treba dodijeliti. Pogledajmo sada taj isti proces iz perspektive destrukturiranja (entropije, odnosno raspada). Svaka molekula hranjive tvari ima svoju prostornu strukturu. Tijekom dehidrogenacije, određeni enzim može ukloniti samo određene atome vodika koji zauzimaju određeni prostorni položaj u molekuli. Kao rezultat niza takvih uzastopnih eliminacija, tvar sa složenom strukturom se uništava u jednostavne komponente. Energiju povezivanja, kada se oslobodi, naše tijelo koristi za samoojačavanje – podupire vlastite strukture proteina, masti, ugljikohidrata itd. Dakle, razgradnjom prehrambenih tvari tijelo održava strukturu vlastitog tijela na stabilnoj razini. Ako je hrana već prethodno destrukturirana (toplinska obrada, soljenje, sušenje, rafiniranje, mljevenje itd.), tada će naše tijelo dobiti puno manje energije sadržane u preostalim prostornim vezama. Dakle, snaga prehrane nije u kalorijama, već u strukturi hrane. Životni vijek ne ovisi o dobro hranjenoj hrani, već o strukturiranoj hrani. Dakle, stanično disanje je proces proizvodnje elektrona, odnosno elektriciteta. E. Ball je napravio izračune koji pokazuju koliko se električne energije proizvodi u tijelu kada se supstrati razgrade na vodu i ugljični dioksid. Na temelju potrošnje kisika odraslog ljudskog tijela u mirovanju (264 kubična centimetra u minuti) i činjenice da su za svaki atom kisika potrebna dva atoma vodika i dva elektrona da bi se formirala molekula vode, Ball je izračunao da svake minute u svim stanicama tijelo 2.86 prelazi s molekula apsorbiranih hranjivih tvari u procesu biološke oksidacije na kisik. 10,22 elektrona, tj. ukupna struja doseže 76 ampera (A). Ovo je impresivna vrijednost: nakon svega, samo oko 1 amper struje prolazi kroz običnu žarulju od 100 W.
Prijelaz elektrona iz supstrata u kisik odgovara razlici potencijala od 1,13 volta (V); Volti puta amperi daju vate, dakle 1,13 x 76 = 85,9 vata. Dakle, snaga koju troši ljudsko tijelo približno je jednaka snazi ​​koju troši električna lampa od sto vata, ali istovremeno tijelo koristi znatno veće struje pri znatno nižim naponima. Na temelju gore navedenog, shvatimo ulogu svake tvari u životnom procesu. NUTRIENTI služe za izgradnju struktura našeg tijela, a kada se razgrade, daju nam energiju u obliku elektrona. Krajnji produkti razgradnje hranjivih tvari: VODA nam daje okruženje za odvijanje životnih procesa; UGLJIK DIOKSID je regulator u obliku životnih procesa (mijenja ACR, aktivira genetski aparat stanice, utječe na apsorpciju kisika u tijelu). KISIK koji se troši tijekom disanja ima skromnu ulogu u uklanjanju elektrona sa smanjenim energetskim potencijalom iz tijela u obliku produkata završne faze razgradnje - ugljičnog dioksida i vode.
S pozicije biogenih elemenata, ugljik (18%) je vezivo koje povezuje kisik (70%) i vodik (10%). Ne dušik, nego ugljik je temelj života, stoga ga tijelo svim silama nastoji očuvati, usmjeravajući cijeli respiratorni proces na stabilno očuvanje ugljika u obliku ugljičnog dioksida i njegovih ostalih spojeva. Smanjenje ugljika i njegovih spojeva u tijelu odmah utječe na sve vitalne procese, uzrokujući mnoge bolesti.
Tako nastaje treća faza disanja – stanično disanje. Štoviše, najveću količinu ugljičnog dioksida dobivamo hranom koja sadrži ugljikohidrate, a najmanju masnom i proteinskom hranom.