Oddychanie komórkowe

Z Wikipedii

Oddychanie wewnątrzkomórkowe - proces przenoszenia energii wiązań chemicznych z substancji będących pożywieniem komórki do związków użytecznych w procesach życiowych. Wszystkie formy życia z wyjątkiem wirusów przeprowadzają oddychanie.

Spis treści 1 Oddychanie komórkowe glukozą 2 Oddychanie komórkowe innymi substancjami 3 Oddychanie komórkowe u człowieka 3.1 Utlenianie glukozy 3.2 Utlenianie kwasów tłuszczowych 3.3 Podsumowanie 4 Zobacz też 5 Linki zewnętrzne

[edytuj] Oddychanie komórkowe glukozą

Wśród organizmów występujących na naszej planecie najpopularniejszy proces oddychania polega na utlenianiu glukozy. Zjawisko to można zapisać równaniami (kolejno w warunkach tlenowych i beztlenowych):

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 36ADP + 36Pi → 6CO₂ + 6H₂O + 36ATP

C₆H₁₂O₆ + 2ADP + 2Pi → 2C₃H₆O₃ + 2ATP

W pierwszym przypadku produktami są dwutlenek węgla, woda i 36 cząsteczek ATP, a w drugim kwas mlekowy i 2 cząsteczki ATP.

Cały proces oddychania glukozą odbywa się wieloetapowo. Energia uzyskana z utleniania najczęściej zostaje uwięziona w postaci adenozynotrójfosforanu (ATP).

Proces oddychania komórkowego glukozą przeprowadzany jest wieloma ścieżkami metabolicznymi w zależności od rodzaju organizmu. Można wyróżnić kilka etapów oddychania. Zostały one przestawione na rysunku 1. Pierwszy etap to glikoliza. Jest ona wspólna dla większości organizmów. Produktem glikolizy jest pirogronian podlegający dalszym procesom oddychania komórkowego:

• oddychaniu tlenowemu - przeprowadzają je eukarionty w strukturach zwanych mitochondriami. Oddychanie tlenowe przebiega w kilku etapach:
  • Tworzenie się koenzymu A (reakcja pomostowa),
  • cykl kwasu cytrynowego (cykl Krebsa),
  • transport elektronów i chemiosmoza (utlenianie końcowe, łańcuch oddechowy).
• oddychaniu beztlenowemu - przeprowadzają je bakterie, grzyby oraz komórki mięśniowe. Wyróżnia się kilka szlaków metabolicznych oddychania beztlenowego:
  • fermentacja alkoholowa - w drożdżach,
  • fermentacja mleczanowa - niektóre rodzaje bakterii oraz komórki mięśniowe.

Rys. 1. Różne szlaki oddychania komórkowego

[edytuj] Oddychanie komórkowe innymi substancjami

Wiele bakterii ma zdolność oddychania różnymi substancjami chemicznymi. Wynika to z faktu, że ich ewolucja rozpoczęła się przed pojawieniem się organizmów zdolnych do fotosyntezy. Istnieją bakterie glebowe zdolne do rozkładania związków żelaza. Wokół źródeł geotermalnych wyrzucających wodę zawierającą związki chemiczne pochodzące z wulkanów obserwuje się bakterie oddychające związkami siarki. Wokół podmorskich wulkanów istniejących w obszarach ryftów oceanicznych naukowcy odnaleźli całe ekosystemy zbudowane wokół takich bakterii. Ich szczególną cechą jest całkowita niezależność od energii Słońca i jest to przejawem bioróżnorodności fizjologii drobnoustrojów.

[edytuj] Oddychanie komórkowe u człowieka

[edytuj] Utlenianie glukozy

Glikoliza zachodzi w cytoplazmie i polega na stopniowym rozłożeniu cząsteczek glukozy do pirogronianu. Część reakcji glikolizy przebiega z wydzieleniem energii pozwalającej na wytworzenie niewielkiej ilości cząsteczek ATP. Zachodzi także przeniesienie kilku atomów wodoru na specjalny związek – przenośnik wodoru. W reakcjach glikolizy nie jest zużywany tlen.

Końcowy produkt glikolizy – pirogronian – wędruje z cytoplazmy do macierzy mitochondrium. Tam współtworzy związek o nazwie acetylo-koenzym A (acetylo-CoA), który następnie jest stopniowo utleniany. Przemiany te zwane od nazwiska odkrywcy cyklem Krebsa, przebiegają z uwolnieniem dwutlenku węgla oraz syntezą pojedynczych cząsteczek ATP. Podczas części reakcji cyklu Krebsa pewna liczba atomów wodoru przechwytywana jest przez cząsteczki przenośników wodoru.

W błonę tworzącą grzebienie mitochondrialne wbudowane są specjalne białka odpowiedzialne za przechwytywanie atomów wodoru ze wspomnianych przenośników (także tych z glikolizy). W grzebieniach zachodzi utlenianie końcowe z udziałem tlenu cząsteczkowego. Końcowym produktem etapu jest woda. W przemianach tych znaczna energia wodoru umożliwia syntezę dużej liczby cząsteczek ATP.

[edytuj] Utlenianie kwasów tłuszczowych

Źródłem energii użytecznej biologicznie mogą być też kwasy tłuszczowe. Ich utlenianie rozpoczyna się w macierzy mitochondrialnej. Przemiany te, o nazwie β-oksydacja (beta-oksydacja), prowadzą do stopniowego powstawania licznych cząsteczek acetylo-CoA oraz zaopatrzonych w wodór przenośników. Te pierwsze są substratami cyklu Krebsa, zaś drugie – źródłem wodoru do utleniania końcowego.

[edytuj] Podsumowanie

W porównaniu z utlenieniem mola glukozy, rozkład mola kwasu tłuszczowego daje kilkakrotnie więcej energii. W pewnych sytuacjach (np. w stanie długotrwałego głodzenia), niektóre komórki organizmu człowieka mogą rozkładać aminokwasy i wykorzystywać je jako źródło energii użytecznej biologicznie.

[edytuj] Zobacz też

• oddychanie
• oddychanie holotropowe
• przegląd zagadnień z zakresu biologii
• anabolizm
• chloroplasty
• cytologia
• fizjologia
• katabolizm
• metabolizm
• wolne rodniki

[edytuj] Linki zewnętrzne

• Oddychanie komórkowe (Język angielski)