Główna zawartość
Kurs: Biologia - program rozszerzony > Rozdział 3
Lekcja 5: Oddychanie komórkoweFermentacja i oddychanie beztlenowe
Jak komórki pozyskują energię z glukozy bez tlenu. W przypadku drożdży reakcje beztlenowe prowadzą do powstania alkoholu, podczas gdy w mięśniach prowadzą do powstania kwasu mlekowego. Tłumaczenie na język polski: Fundacja Edukacja Przyszłości dzięki wsparciu Fundacji HASCO-LEK.
Wprowadzenie
Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak drożdże fermentują słód jęczmienny w wyniku czego powstaje piwo? Lub w jaki sposób pracują mięśnie, gdy ćwiczysz tak ciężko, że brakuje im tlenu?
Oba te procesy mogą się mieć miejsce dzięki alternatywnym szlakom rozkładu glukozy, które występują, gdy normalne oddychanie komórkowe z wykorzystaniem tlenu (tlenowe) nie jest możliwe - to znaczy, gdy tlenu nie ma w pobliżu i nie może być akceptorem elektronów na końcu łańcucha oddechowego. Te szlaki fermentacji składają się z glikolizy z pewnymi dodatkowymi reakcjami na końcu. W przypadku drożdży, dodatkowe reakcje są odpowiedzialne za produkcję alkoholu, podczas gdy w mięśniach wytwarzany jest kwas mlekowy.
Fermentacja jest popularnym szlakiem, ale nie jest to jedyny sposób na uzyskanie energii beztlenowo (przy braku tlenu). Niektóre żywe organizmy wykorzystują cząsteczki nieorganiczne inne niż
W tym artykule przyjrzymy się bliżej komórkowemu oddychaniu beztlenowemu oraz różnym rodzajom fermentacji.
Oddychanie beztlenowe
Oddychanie beztlenowe jest podobne do oddychania tlenowego, ponieważ elektrony pochodzące z cząsteczki paliwa (np. glukozy) są przepuszczane przez łańcuch transportu elektronów, prowadząc do syntezy
Jakie organizmy prowadzą oddychanie beztlenowe? Niektóre prokarionty - bakterie i archeony - żyjące w środowiskach o niskiej zawartości tlenu polegają na oddychaniu beztlenowym. Na przykład niektóre archeony zwane metanogenami mogą wykorzystywać dwutlenek węgla jako końcowy akceptor elektronów, wytwarzając metan jako produkt uboczny. Metanogeny znajdują się w glebie i układach trawiennych przeżuwaczy, w tym krów i owiec.
Podobnie bakterie siarkowe i Archaea wykorzystują siarczan jako końcowy akceptor elektronów, wytwarzając siarkowodór
Fermentacja
Fermentacja to kolejny beztlenowy (niewymagający tlenu) szlak rozkładu glukozy, który jest wykorzystywany przez wiele rodzajów organizmów i komórek.
W fermentacji jedyną drogą pozyskania energii jest glikoliza z jedną lub dwiema dodatkowymi reakcjami na końcu.
Fermentacja i oddychanie beztlenowe rozpoczynają się w ten sam sposób, glikolizą. Jednak w procesie fermentacji, pirogronian powstały w wyniku glikolizy nie zostaje następnie utleniony i nie wchodzi do cyklu kwasu cytrynowego, także łańcuch transportu elektronów nie bierze w tym procesie udziału. Ponieważ łańcuch transportu elektronów nie pracuje,
Dodatkowe reakcje w procesie fermentacji mają zatem na celu regenerację nośnika elektronów
Fermentacja mlekowa
W fermentacji mlekowej,
Komórki mięśniowe również przeprowadzają fermentację mlekową, ale tylko wtedy, gdy mają za mało tlenu, aby oddychanie tlenowe mogło być kontynuowane - na przykład, gdy ćwiczysz bardzo ciężko. Kiedyś sądzono, że nagromadzenie mleczanu w mięśniach było odpowiedzialne za ból spowodowany ćwiczeniami, ale ostatnie badania sugerują, że prawdopodobnie tak nie jest.
Kwas mlekowy wytwarzany w komórkach mięśniowych jest transportowany przez krew do wątroby, gdzie jest przekształcany z powrotem w pirogronian i przetwarzany normalnie w pozostałych reakcjach oddychania komórkowego.
Fermentacja alkoholowa
Innym znanym procesem fermentacji jest fermentacja alkoholowa, w której
Przejście od pirogronianu do etanolu jest procesem dwuetapowym. W pierwszym etapie usuwa się z pirogronianu grupę karboksylową i uwalnia jako dwutlenek węgla, w wyniku czego powstaje dwuwęglowa cząsteczka zwana aldehydem octowym. W drugim etapie
W wyniku fermentacji alkoholowej prowadzonej przez drożdże powstaje etanol, który znajduje się w napojach alkoholowych, takich jak piwo i wino. Jednak alkohol w dużych ilościach jest toksyczny dla drożdży (podobnie jak dla ludzi), co narzuca górną granicę zawartości procentowej alkoholu w tych napojach. Tolerancja etanolu przez drożdże wynosi od około
Beztlenowce względne i bezwzględne
Wiele bakterii i archeonów jest względnymi beztlenowcami, co oznacza, że mogą przełączać się między oddychaniem tlenowym a szlakami beztlenowymi (fermentacją lub oddychaniem beztlenowym) w zależności od dostępności tlenu. Takie podejście pozwala im produkować więcej ATP ze swoich cząsteczek glukozy, gdy tlen jest w pobliżu - ponieważ w wyniku oddychania tlenowego wytwarzane jest więcej ATP niż poprzez szlaki beztlenowe - ale zachowuje metabolizm i pozwala pozostać przy życiu, gdy brakuje tlenu.
Inne bakterie i archeony są bezwzględnymi beztlenowcami, co oznacza, że mogą żyć i rosnąć tylko przy braku tlenu. Tlen jest dla tych mikroorganizmów toksyczny i uszkadza je lub zabija. Na przykład bakterie Clostridium, które są odpowiedzialne za zatrucie jadem kiełbasianym (forma zatrucia pokarmowego), są bezwzględnymi beztlenowcami
Pytania do samodzielnego sprawdzenia swojej wiedzy
- W tych zbiornikach drożdże intensywnie fermentują sok winogronowy by powstało wino. Dlaczego zbiorniki do produkcji wina potrzebują zaworów regulujących ciśnienie?
Chcesz dołączyć do dyskusji?
Na razie brak głosów w dyskusji