Oddychanie wewnątrzkomórkowe

Copyrights LCE LOGOS Centrum Edukacyjne www.zdammature.pl
Oddychanie wewnątrzkomórkowe
Oddychanie komórkowe polega na utlenianiu biologicznym, czyli odłączaniu atomów
wodoru (albo samych elektronów) od substratu organicznego. Towarzyszy temu uwalnianie
energii, której część jest zmagazynowana
jako energia w postaci związku
wysokoenergetycznego w ATP, pozostała część zostaje rozproszona w postaci ciepła.
Enzymy
C6H12O6 + 6O2 + 36ADP + 36
P
6CO2 + 6H2O + 36ATP
Proces zachodzi w mitochondriach, których ilość w komórce zależy od jej zapotrzebowania
energetycznego.
Oddychanie odbywa się w trzech etapach.
Pierwszym z nich jest glikoliza. Przebiega w cytoplazmie komórki. Jest to proces przemiany
6- węglowej cząsteczki glukozy w dwie 3- węglowe cząsteczki kwasu pirogronowego. Proces
ten nie wymaga obecności tlenu więc przebiega jednakowo w warunkach tlenowych i
beztlenowych. Proces zapoczątkowuje fosforylacja, czyli przyłączenie fosforanu do
cząsteczki glukozy. Cząsteczka glukozy ulega rozpadowi i powstają dwie cząsteczki
trójwęglowego związku – aldehydu 3-fosfoglicerynowego, co wymaga dopływu energii i
fosforanów z dwóch cząsteczek ATP (strata energetyczna). Następnie aldehyd zostaje
utleniony do kwasu pirogronowego. Podczas tych reakcji uwalniana jest energia, która zostaje
zmagazynowana w czterech cząsteczkach ATP. Produktem glikolizy jest też zredukowany
przenośnik wodoru NADPH2.
(C6)Glukoza
Fruktoza - 1,6 dwu
Aldehyd 3
Kwas 3
P
P
glicerynowy
P
P glicerynowy
(C3)Kwas pirogronowy
Powstały w wyniku glikolizy kwas pirogronowy przenika do wnętrza mitochondrium i
ulega oksydacyjnej dekarboksylacji z odłączeniem grupy karboksylowej i uwolnieniem
cząsteczki dwutlenku węgla. Podczas tego procesu uwalniane są atomy wodoru, wiązane
przez przenośnik wodoru w komórce – NAD. Powstaje związek dwuwęglowy acetylo-CoA.
Związek ten zostaje włączony w cykl przemian zwanych Cylkem Crebsa.
Copyrights LCE LOGOS Centrum Edukacyjne www.zdammature.pl
Cykl Crebsa: Zachodzi w macierzy mitochondrialnej i stanowi ciąg reakcji, w których
acetylo-CoA jest przekształcony do dwutlenku węgla i atomów wodoru.
Pierwszym etapem Cyklu Crebsa jest przyłączenie acetylo-CoA do kwasy
szczawiooctowego, czego produktem jest kwas cytrynowy, Potem odbywa się ciąg przemian
kwasu cytrynowego w inne kwasy np. bursztynowy, czy jabłkowy. Podczas tych reakcji
dochodzi do dwukrotnej dekarboksylacji (w wydzielenie dwóch cząsteczek CO2) i
czterokrotnej dehydrogenacji z wytworzeniem 3 cząsteczek NADPH2 i jednej cząsteczki
FADH2. Nośniki te niosą wodór na grzebienie mitochondrialne, gdzie zachodzi ostatni etap
oddychania: łańcuch oddechowy.
Łańcuch oddechowy: zlokalizowany na wewnętrznej błonie mitochondrialnej. Tam zachodzi
zasadniczy dla oddychania tlenowego proces utleniania wodoru tlenem atmosferycznym.
Połączony ze stopniowym uwalnianiem energii, która jest wykorzystywana do syntezy ATP.
Częśc energii rozpraszana jest w postaci ciepła.
W wyniku tych przemian zachodzących podczas oddychania komórkowego, z utleniania
jednej cząsteczki glukozy powstaje 38 cząsteczek ATP, co stanowi 405 energii zawartej w tej
cząsteczce. Pozostała energia wydziela się w postaci ciepła. Zysk energetyczny utleninia
jednej czasteczki glukozy wynosi 36 cząsteczek ATP (38 ATP - 2 ATP strata podczas glikolizy
Szlaki beztlenowego pozyskiwania energii
W celu uzyskania energii komórki wykorzystują szlaki metaboliczne bez udziału tlenu:
- oddychanie beztlenowe
- fermentację
W oddychaniu tlenowym końcowym akceptorem wodoru jest tlen, w oddychaniu
beztlenowym rolę tę pełnią związki nieorganiczne: siarczany i azotany. W fermentacji
ostatecznym akceptorem wodoru jest związek organiczny.
Fermentacja
Alkoholowa – przeprowadzana przez drożdże. Pierwszym etapem jest rozkład glukozy do
pirogronianu w procesie glikolizy. W środowisku beztlenowym drożdże odszczepiają od
pirogronianu cząsteczkę dwutlenku węgla w wyniku czego powstaje aldehyd octowy. Wodór
pochodzący z cząsteczki NADPH, powstałek w wyniku glikolizy jest przenoszony na aldehyd
octowy, w skutek czego powstaje alkohol etylowy. Proces wykorzystywany w przemyśle
spirytusowym i piekarnictwie.
Mlekowa - przeprowadzana przez niektóre bakterie i grzyby. W tym szlaku atomy wodoru
włączone do NAA w czasie glikolizy są przenoszone na pirogronian i powstaje mleczan.
Proces wykorzystywany w produkcji kwaszonek. Mleczan powstaje też w komórkach
mięśniowych podczas pracy przy niedostatku tlenu.
Fermentacja mleczanowa i alkoholowa to procesy mało wydajne energetycznie, ponieważ
dochodzi tu tylko do częściowego utleniania glukozy. Zyskiem energetycznym fermentacji
jednej cząsteczki glukozy są tylko dwie cząsteczki ATP, podczas gdy z całkowitego utleniania
tej samej cząsteczki glukozy przy udziale tlenu można uzyskać 36-38 cząsteczek ATP.
Niewielka wydajność procesu wiąże się z koniecznością dostarczanie większej ilości glukozy
do komórek
Bibliografia:
1. „Biologia” E. Solomon, C. Villee. Wyd. II Warszawa 1996
2. „Biologia. Kształcenie ogólne w zakresie podstawowym” A Kornaś. Wyd. Nowa Era, Warszawa 2003
Warunki Bezpłatnych Przedruków:
Możesz wykorzystać te materiały bezpłatnie na własny użytek, na własnej stronie
internetowej, albo w czasopismie poza internetem -- pod warunkiem, ze nie będziesz niczego
zmieniać bez porozumienia się z nami. Na dole musi być umieszczona następująca informacja
(w internecie, muszą być także linki do naszej strony):
www.zdammature.pl - kursy maturalne i gimnazjalne