METABOLIZM – POWTÓRZENIE (2)

6) ODDYCHANIE TLENOWE

ODDYCHANIE KOMÓRKOWE → proces kataboliczny, który polega na rozkładzie złożonych związków

organicznych do prostych związków z wydzieleniem energii

TLENOWE (z udziałem tlenu) BEZ UDZIAŁU TLENUa) FERMENTACJAb) ODDYCHANIE BEZTLENOWE

PODZIAŁ ORGANIZMÓW ZE WZGLĘDU NA TOLERACJĘ TLENU W ŚRODOWISKU

AEROBY (TLENOWCE)organizmy żyjące w środowisku tlenowym, które uzyskują energię na drodze oddychania tlenowego

ANAEROBY (BEZTLENOWCE)

OBLIGATORYJNE (BEZWZGLĘDNE)

organizmy żyjące wyłącznie w środowisku beztlenowym, uzyskują

energię z procesów zachodzących bez tlenu, np. bakterie

FAKULTATYWNE (WZGLĘDNE)organizmy, które w obecności tlenu oddychają tlenowo, natomiast przy

braku tlenu oddychają beztlenowo, np. drożdże, bakterie mlekowe,

denitryfikacyjne

CECHY ODDYCHANIA:

– proces kataboliczny – wytwarzanie się energii

– najczęściej substratem jest glukoza

– w komórkach prokariotycznych zachodzi częściowo w cytozolu, a częściowo we wpukleniach błony

komórkowej (mezosomy)

– w komórkach eukariotycznych zachodzi głównie w mitochondriach

– energia w tym procesie jest uwalniana stopniowo

ETAPY ODDYCHANIA TLENOWEGO:

a) GLIKOLIZA (zachodzi w cytozolu)

b) REAKCJA POMOSTOWA (powstawanie acetylokoenzymu A, zachodzi w matrix mitochrondium)

c) CYKL KREBSA (zachodzi w matrix mitochondrium)

d) ŁAŃCUCH ODDECHOWY (cykl reakcji zachodzących w wewnętrznej błonie mitochondrium)

WPŁYW CZYNNIKÓW NA INTENSYWNOŚĆ ODDYCHANIA TLENOWEGO

(intensywność tą ocenia się zwykle na podstawie pomiarów ilości wydzielonego dwutlenku węgla

lub zużytego tlenu w przeliczeniu na jednostkę czasu)

– TEMPERATURA (wraz ze wzrostem temperatury rośnie intensywność, aby osiągnąć maksimum w

temperaturze 35-40 stopni)

– STĘŻENIE DWUTLENKU WĘGLA (wraz ze wzrostem stężenia zmniejsza się intensywność oddychania

tlenowego, co jest związane ze zmniejszeniem stężenia tlenu)

– ZAWARTOŚĆ WODY W KOMÓRKACH (zwiększenie uwodnienia komórek roślin nasila intensywność

oddychania)

7) PROCESY BEZTLENOWEGO UZYSKIWANIA ENERGII

RODZAJE PROCESÓW BEZTLENOWEGO UZYSKIWANIA ENERGII

FERMENTACJA- zachodzi bez udziału przenośników elektronów- ostatecznym akceptorem elektronów jest związek organiczny - zachodzi u organizmów jednokomórkowych i wielokomórkowych

ODDYCHANIE BEZTLENOWE - zachodzi z udziałem łańcucha przenośników elektronów (w błonie komórkowej)- ostatecznym akceptorem elektronów jest związek nieorganiczny - zachodzi u niektórych bakterii

ODDYCHANIE TLENOWE

ODDYCHANIE BEZTLENOWE

FERMENTACJA

OSTATECZNY AKCEPTOR ELEKTRONÓW

tlen związek nieorganiczny (azotan/siarczan)

związek organiczny (np.kwas pirogronowy)

LOKALIZACJA PROCESU W KOMÓRCE

cytozol, mitochondria

cytozol cytozol

PODSTAWOWY SUBSTRAT ORGANICZNY

glukoza glukoza glukoza

OSTATECZNE PRODUKTY PROCESU

CO2,H20,ATP C02,ATP, związek nieorganiczny

związek organiczny (kwas mlekowy, etanol), ATP, CO2 (w alkoholowej)

WYDAJNOŚĆ ENERGETYCZNA

duża (30xATP) średnia mała (2xATP)

PRZYKŁADY ORGANIZMÓW

- większość organizmów

- bakterie denitryfikacyjne- bakterie żyjące na dnie zbiorników wód oraz w jelitach zwierząt

- bakterie mlekowe- grzyby (np.drożdże)- protisty zwierzęce- pasożyty układu pokarmowego człowieka- włókna mięśni szkieletowych w warunkach nieodobu tlenu

ETAPY FERMENTACJA

1* GLIKOLIZA (glukoza zostaje rozłożona do 2x pirogronianu, powstają 2x NADH+H+, a zysk netto wynosi 2xATP)

2* REDUKCJA (pirogronian, przyjmując wodory, ulega przemianie w kwas mlekowy albo w aldehyd octowy)

FERMENTACJA

ALKOHOLOWA- ostatecznym akceptorem elektronów w etapie redukcji jest aldehyd octowy- w tym procesie powstają: ATP, etanol, CO2- zastosowanie: podukcja piwa, wina

MLEKOWA- ostatecznym akceptorem elektronów w etapie redukcji jest pirogronian - powstają: ATP, kwas mlekowy- zastosowanie: do produkcji jogurtów, kiszenia kapusty

8) INNE WAŻNE PROCESY METABOLICZNE

I ROZKŁAD CUKRÓW

– glukoza substratem oddychania komórkowego, niekiedy jedyne źródło energii

– rozkład 1g cukru dostarcza 17kJ, czyli 4,1 kcal

– nadmiar skrobii u roślin jest przekształcany w skrobię (magazynowana w tkance spichrzowej), u zwierząt w

glikogen (magazynowana w wątrobie, w mięśniach)

– GLUKONEOGENEZA → synteza glukozy ze zwiążków innych niż cukry, u roślin zachodzi w nasionach

roślin oleistych, u zwierząt w wątrobie i nerkach

– GLIKOGENEZA → synteza glikogenu

– GLIKOGENOLIZA → rozkład glikogenu do glukozy

GŁÓWNE SUBSTRATY GLUKONEOGENEZY:

-) KWAS MLEKOWY (powstaje w mięsniach szkieletowych w warunkach niedoboru tlenu)

-) AMINOKWASY (pochodzą z białek dostarczanych z pokarmem)

-) GLICEROL (powstaje w komórkach tkanku tłuszczowej w wyniku hydrolizy tłuszczów)

-) ACETYLO-CoA (powstaje w nasionach roślin oleistych w wyniku rozkładu kwasów tłuszczowych)

II ROZKŁAD TŁUSZCZÓW

– rozkład 1g tłuszczu dostarcza ok 39,4kj czyli 9,4 kcal (2x więcej energii niż utlenianie cukru)

– kwasy tłuszczowe są doskonałym źródłem energii dla mięśnia sercowego oraz mięśni szkieletowych w stanie

spoczynku

– hydroliza tłuszczów prowadzi do powstania glicerolu (może być przekształcony w aldehyd 3-

fosfoglicerynowy i włączony do

glikolizy/glukoneogenezy) oraz kwasów

tłuszczowych (rozłożone do reszt

dwuwęglowych)

– B-OKSYDACJA → rozkład kwasów

tłuszczowych

pochodzących z

trawienia tłuszczów na

dwuwęglowe reszty

III ROZKŁAD BIAŁEK

– utlenianie 1g białka dostarcza 17,2 kJ, czyli 4,2 kcal

– białka są tylko w wyjątkowych sytuacjach substratami oddychania komórkowego u zwierząt

– aminokwasy ulegają deaminacji

– DEAMINACJA → odłączanie grupy -NH2 od białka w postaci NH4+, w wyniku procesu powstaje ketokwas

(przekształcany do różnych związków pośrednich np. do pirogronianu lub acetylo-CoA) i amoniak (w r-r

wodnym występuje w postaci NH4+)

IV PRODUKTY PRZEMIANY MATERII I ICH USUWANIE

– ze względu na silną toksyczność amoniaku jest on przetwarzany na związek mniej toksyczny i dobrze

rozpuszczalny w wodzie – najczęściej do mocznika (ewentualnie do kwasu moczowego, który jest bardzo

słabo rozpuszczalny w wodzie)

– CYKL MOCZNIKOWY → proces przekształcania amoniaku w mocznik, zachodzi w wątrobie, jest to cykl

anaboliczny i wymaga dużego nakładu energii

– jony amonowe powstałe w cyklu (w wyniku deaminacji aminokwasów) są transportowane w postaci

związanej z alaniną lub glutaminą, gdzie w wątrobie są odłączane i włączane w cykl mocznikowy

V METABOLIZM NUKLEOTYDÓW

– nukleotydy → nukleozydy → cukier pięciowęglowy + zasady azotowe

– część wolnych zasad azotowych jest wykorzystana ponownie do budowy nukleotydów

– część wolnych zasad azotowych ulega degradacji do produktów

– ZASADY PURYNOWE są przekształcane w kwas moczowy (i w tej formie wydalane)

– ZASADY PIRYMIDYNOWE są rozkładane do małych cząsteczek, włączanych do podstawowych szlaków

metabolicznych

9) PODSUMOWANIE PROCESÓW

METABOLICZNYCH