Przed Tobą matura poprawkowa z biologii? Izzy i Pani od biologii śpieszą z pomocą! Jednym z trudniejszych tematów, które wypadałoby przyswoić przed maturą, jest oddychanie komórkowe. Zatem sprawdźcie przegląd wiadomości z tego tematu.
 

Czym jest oddychanie komórkowe, a czym nie jest?
 

Po pierwsze i najważniejsze: nauczcie się rozróżniać te pojęcia: oddychanie, wymiana gazowa, wentylacja płuc. Każdy z nich rozgrywa się na innym poziomie i polega na czymś zupełnie innym, a często są mylone (co w odpowiedzi maturalnej będzie, rzecz jasna, opłakane w skutkach):

matura biologia

Podsumowując: istotą oddychania komórkowego jest pozyskanie energii w postaci ATP.
 

Rozróżnienie oddychania tlenowego i beztlenowego
 
No ok, przejdźmy do oddychania komórkowego. Wiecie, że może przebiegać na dwa sposoby: tlenowo i beztlenowo. Spójrzcie na poniższe zestawienie: to absolutnie podstawowe informacje, jakie powinniście znać. Na co zwrócić szczególną uwagę?
matura biologia

 

  • glikoliza jest pierwszym etapem obu rodzajów oddychania. Zachodzi w cytoplazmie, do jej przebiegu nie jest konieczny tlen
  • w przypadku oddychania beztlenowego zwróćcie uwagę na to, że jeśli chodzi o zysk w postaci ATP to taka fermentacja mlekowa mogłaby się spokojnie skończyć na glikolizie. Tylko podczas przemiany glukozy w pirogronian dochodzi do produkcji ATP. Więc po co komórka traci czas na produkcję mleczanu (kwasu mlekowego)? Otóż pozwala to na odtwarzanie NAD+ przez co odgrywa kluczową rolę, ponieważ umożliwia cykliczność procesu glikolizy

 

odzyskowanie-NAD

 

  • reakcja pomostowa (zwana też dekarboksylacją oksydacyjną pirogronianu, ale kto by sobie zawracał głowę takimi nazwami) jest łącznikiem między glikolizą a cyklem Krebsa. Pamiętacie, jaki jest jej sens? Nie przynosi ona zysku w postaci ATP, ale umożliwia wytworzenie acetylo-CoA, czyli cząsteczki, której funkcją jest włączenie do cyklu Krebsa grup acetylowych! (bardzo ważna, bardzo zapominana informacja)
  • Cykl Krebsa – mimo, że przynosi jakiś zysk energetyczny w postaci ATP, jego istotą jest wytworzenie zredukowanych przenośników elektronów i protonów: NADH i FADH2. One odgrywają kluczową rolę w kolejnym etapie
    • łańcuch oddechowy – czyli etap, w którym powstaje najwięcej ATP. Zachodzi na wewnętrznych błonach grzebieni mitochondrialnych. Wiąże się z pojęciami takimi jak:
      -> gradient protonowy – czyli różnica stężeń protonów (jonów H+) po obu stronach wewnętrznej błony mitochondrialnej, dzięki niemu może dojść do zjawiska znanego jako chemiosmoza – czyli przemieszczanie się protonów zgodnie z gradientem stężeń. W związku z tym, że błona jest nieprzepuszczalna dla protonów, mogą one przez nią przechodzić tylko w określonych miejscach. Jedną z takich bram dla protonów jest białko (transbłonowe) – syntaza ATP. Tworzy ona tunel, przez który mogą przechodzić protony, w ten sposób napędzające syntazę ATP do produkcji ATP. Działa to trochę jak elektrownia wodna.Działanie syntezy ATP możecie obejrzeć np. TUTAJ.

      Dlaczego oddychanie tlenowe jest wydajniejsze niż beztlenowe?
      Odpowiedź na to pytanie można “ugryźć” na różne sposoby:

      • w oddychaniu beztlenowym jedynym etapem służącym do produkcji ATP jest glikoliza. W oddychaniu tlenowym, oprócz glikolizy zysk energetyczny przynoszą jeszcze 2 etapy (cykl Krebsa i, przede wszystkim, łańcuch oddechowy)
      • w oddychaniu beztlenowym produkty są mniej utlenione – czyli są bardziej złożonymi związkami, niż w przypadku oddychania tlenowego. Jeśli energia pozyskiwana jest w procesie utleniania, logiczne jest że im bardziej utlenimy jakąś cząsteczkę, tym więcej energii na tym zyskamy. Przypomnijcie sobie reakcje pełnego i niepełnego spalania z chemii. Ma to sens?

Bardzo ważne informacje, które warto sobie przypomnieć:

      • Do jakiej grupy związków zaliczysz ATP, NADH czy FADH? To nukleotydy. Czyli należą do tej samej grupy związków, co małe koraliki tworzące nasze DNA
      • Dlaczego ATP produkowane jest “na miejscu”, blisko miejsca wykorzystania? Bo ma nietrwały charakter, szybko się rozkłada, więc nie nadaje się do transportu na duże odległości. To dlatego w tkankach o wysokim metabolizmie (a więc dużym zapotrzebowaniu na energię) jest dużo mitochondriów – energia ma być produkowana na bieżąco, jak najbliżej miejsca jej wykorzystania
      • Jakie żywe komórki nie posiadają mitochondriów i dlaczego? Dojrzałe erytrocyty ssaków. Dzięki temu że wtórnie utraciły mitochondria (nie tylko, bo także jądro) nie zużywają one tlenu – oddychają tylko beztlenowo, więc nie uszczuplają transportowanych przez siebie zasobów
      • Fermentacja mlekowa zachodzi w naszych mięśniach w warunkach długu tlenowego, podczas intensywnego wysiłku fizycznego: kiedy nasze mięśnie ciężko pracują, nie nadążamy z transportem tlenu do komórek (mimo wszystko próbujemy, dlatego nasz puls przyspiesza), a komórki przestawiają się na oddychanie beztlenowe. Boleśnie odczuwamy te skutki następnego dnia po wysiłku, kiedy mamy zakwasy. Jak to się dzieje, że kwas mlekowy znika z mięśni? Jest transportowany z krwią do wątroby, a tam przekształcany w pirogronian, który z kolei jest przekształcany w glukozę w procesie glukoneogenezy

KILKA WAŻNYCH POJĘĆ:

    • aeroby – organizmy tlenowe
    • anaeroby – organizmy beztlenowe (beztlenowce), mogą być beztlenowcami obligatoryjnymi (umierają w warunkach tlenowych, bo tlen jest dla nich toksyczny) i fakultatywnymi (przeżywają w obecności tlenu)
    • dekarboksylacja – reakcja, w której od cząsteczki substratu odłączona zostaje cząsteczka dwutlenku węgla
    • dehydrogenacja – reakcja, w której od cząsteczki substratu odłączony zostaje wodór

 

Powodzenia na maturze! :)


Olga Rodzik
Magister biotechnologii, autorka projektu Pani od biologii. Od 7 lat związana z edukacją i popularyzacją nauki, głównie nauk biologicznych. Prowadzi zajęcia zarówno z przedszkolakami jak i studentami, ale najlepiej pracuje jej się z licealistami. Jest wielką entuzjastką neuroedukacji, której założenia stara się wykorzystywać w swojej pracy.

WP-Backgrounds Lite by InoPlugs Web Design and Juwelier Schönmann 1010 Wien