If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość

Kurs: Biologia > Rozdział 12

Lekcja 2: Etapy oddychania komórkowego
Nauki przyrodnicze
Biologia
Oddychanie komórkowe
Etapy oddychania komórkowego
© 2024 Khan AcademyWarunki użytkowaniapolitykę prywatnościInformacja o plikach cookie

Etapy oddychania komórkowego

Google Classroom
Oddychanie komórkowe to proces metaboliczny, w którym rozkładana jest glukoza wraz z jednoczesną produkcją ATP. Etapami oddychania komórkowego są: glikoliza, utlenianie pirogronianu, cykl kwasu cytrynowego (zwany cyklem Krebsa) i fosforylacja oksydacyjna.

Wprowadzenie

Oddychanie komórkowe jest jedną z najbardziej eleganckich, majestatycznych i fascynujących ścieżek metabolicznych na Ziemi. Jednocześnie będąc jedną z najbardziej skomplikowanych. Ucząc się tego po raz pierwszy, czułam się jakbym wpadła do literkowej zupy o smaku chemiczno-organicznym!
Na szczęście, oddychanie komórkowe przestaje być straszne, jak już je poznasz. Zacznijmy od spojrzenia na nie z góry, krok po kroku śledząc każdy z czterech głównych etapów oraz ich wzajemne powiązanie.

Etapy oddychania komórkowego

Overview of the steps of cellular respiration.
  1. Glycolysis. Six-carbon glucose is converted into two pyruvates (three carbons each). ATP and NADH are made. These reactions take place in the cytosol.
  2. Pyruvate oxidation. Pyruvate travels into the mitochondrial matrix and is converted to a two-carbon molecule bound to coenzyme A, called acetyl CoA. Carbon dioxide is released and NADH is made.
  3. Citric acid cycle. The acetyl CoA combines with a four-carbon molecule and goes through a cycle of reactions, ultimately regenerating the four-carbon starting molecule. ATP (or, in some cases, GTP), NADH, and FADH_2 are made, and carbon dioxide is released. These reactions take place in the mitochondrial matrix.
  4. Oxidative phosphorylation. The NADH and FADH_2 produced in other steps deposit their electrons in the electron transport chain in the inner mitochondrial membrane. As electrons move down the chain, energy is released and used to pump protons out of the matrix and into the intermembrane space, forming a gradient. The protons flow back into the matrix through an enzyme called ATP synthase, making ATP. At the end of the electron transport chain, oxygen accepts electrons and takes up protons to form water.
Podczas oddychania komórkowego cząsteczka glukozy jest stopniowo rozkładana do dwutlenku węgla i wody. W trakcie tych reakcji bezpośrednio produkowane jest ATP. Zdecydowanie więcej ATP powstaje jednak później, w procesie zwanym fosforylacją oksydacyjną. Fosforylacja oksydacyjna jest napędzana ruchem elektronów poprzez łańcuch transportu elektronów, grupy białek zlokalizowanych w wewnętrznej błonie mitochondrialnej.
Elektrony te pochodzą pierwotnie z glukozy i są przerzucane na łańcuch transportu elektronów przez ich nośniki: NADH i FADH2, które powstają z NAD+ and FAD, kiedy otrzymują elektrony. Gwoli wyjaśnienia, to właśnie się dzieje tam, gdzie na schemacie jest napisane: + NADH or + FADH2. Cząsteczki te nie powstają od zera, są tylko przekształcane na formę przenoszącą elektrony:
NAD+ + 2e− + 2H+ → NADH + H+
FAD + 2e− + 2H+ → FADH2
Aby dowiedzieć się, jak cząsteczka glukozy jest przekształcana w dwutlenek węgla i w jaki sposób energia jest przekazywana do NADH/FADH2 w komórkach Twojego ciała, przyjrzyjmy się krok po kroku czterem etapom oddychania komórkowego.
  1. Glikoliza. W glikolizie glukoza (sześciowęglowy cukier) ulega serii chemicznych transformacji. Ostatecznie przekształcana jest do pirogronianu, trzywęglowej organicznej cząsteczki. W tych reakcjach produkowane jest ATP a NAD+ redukowane jest do NADH.
  2. Utlenianie pirogronianu. Każda cząsteczka pirogronianu z glikolizy przenoszona jest do matrix mitochondrialnego—najbardziej wewnętrznego kompartmentu tego organellum. Tam przekształcana jest w dwuwęglową cząsteczkę związaną z koenzymem A, zwaną acetyloCoA. Uwalniany jest dwutlenek węgla i powstaje NADH.
  3. Cykl kwasu cytrynowego. AcetyloCoA wytwarzany w poprzednim etapie wiąże się z czterowęglową cząsteczką i ulega cyklowi reakcji, ostatecznie regenrując się do czterowęglowej cząsteczki (takiej samej jak na początku). ATP, NADH i FADH2 są produkowane oraz uwalniany jest dwutlenek węgla.
  4. Fosforylacja oksydacyjna. NADH i FADH2 wytworzone w poprzednich etapach przekazują elektrony do łańcucha transportu elektronów, powracając do swoich "pustych" form (NAD+ i FAD). Wraz z ruchem elektronów przez łańcuch, energia jest uwalniana i zużywana do pompowania protonów do przestrzeni międzybłonowej, tworząc gradient elektrochemiczny. Protony wracają do matrix napędzając enzym, zwany syntazą ATP, który wytwarza cząsteczki ATP. Na końcu łańcucha transportu elektronów, cząsteczka tlenu odbiera elektrony i wiąże protony (pobierając je ze swojego otoczenia) ostatecznie tworząc cząsteczkę wody.
Glikoliza w warunkach beztlenowych kończy się fermentacją, w obecności tlenu zachodzą wszystkie wyżej wymienione procesy. Trzy kolejne etapy oddychania komórkowego- utlenianie pirogronianu, cykl kwasu cytrynowego oraz fosforylacja oksydacyjna- wymagają obecności tlenu. Jedynie fosforylacja oksydacyjna zużywa tlen bezpośrednio, jednak pozostałe dwa etapy nie mogą się bez niej odbyć.
Każdy etap oddychania komórkowego jest opisany w szczegółach w innych artykułach i filmach na tej platformie. Zacznij od przeglądu oddychania komórkowego, lub udaj się do wybranej sekcji, klikając na linki powyżej.

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Zaloguj się
Na razie brak głosów w dyskusji
Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.