biotechnologia


 
 

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.





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.





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 Cyklem Crebsa.

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. Część 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 utleniania jednej cząsteczki 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, powstałych 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 NAD 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



Przedruk z:
www.zdammature.pl - kursy maturalne i gimnazjalne

Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

216 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 

Facebook

Gadżety

Sklep e-biotechnologia.pl
Tematyczne kubki, koszulki, bluzy etc.


Zapraszamy do sklepu

Na skróty

Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego Narodowe Centrum Nauki Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Ośrodek Przetwarzania Informacji PAP - Nauka w Polsce Forum Akademickie Fundacja na rzecz Nauki Polskiej Wirtualna Biblioteka Nauki Scopus NCBI PubMed Nature Science Cell

 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. VitaInSilica Portal popularnonaukowy

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u