Oddychanie tlenowe/komórkowe: u większości organizmów proces dwuetapowy. Pierwszy etap to wymiana gazów, drugi etap odbywa się wewnątrz komórki ( mitochondrium- bez glikoliza [cytoplazma]). W drugim etapie zostaje uwolniona energia magazynowana w ATP. Oddychanie wewnątrz komórkowe ma na celu zdobycie energii użytecznej dla celów biologicznych. Najłatwiej ulegającym temu procesowi związkiem jest glukoza (cukier prosty), inne związki
(tłuszcze, białka, polisacharydy). też mogą być utleniane, ale muszą zostać do tego przygotowane tzn sprowadzane do prostych form.
C6H12O6 + 6 O2 ---> 6 CO2 + 6 H2O + energia w ATP
Glikoliza-pierwszy etap oddychania nie zachodzący w mitochondrium a w cytoplazmie. Ogólnie jest to ciąg reakcji przekształcających glukozę w pirogronian. Każda reakcja jest katalizowana prze inny enzym. Proces ten nie wymagam udziału tlenu, więc może też zachodzić w warunkach beztlenowych. Na początku procesu wymagany jest dopływ energii z dwóch cząstek ATP, ale w efekcie tego procesu powstają ostatecznie 4 cząsteczki ATP. ( o dwie czasteczki ATP wzrasta). Ponadto w procesie tym powstaje NADH ( podczas reakcji oksydoredukcji i fosforylacji). Aby proces powstania NADH zaszedł komórka potrzebuje NAD+ który jest akceptorem elektronów. Powstałe NADH jest użyteczne w łańcuchu oddechowym, Przekazuje w nim elektrony na tlen dzięki czemu regeneruje się NAD+.
*Powstawanie Acetylokoenzymu A – (rolą pirogronian jest stworzenie Acetylo-CoA)
pirogronian + koenzym A + NAD^+ Acetylokoenzym A +NADH
Cykl Krebsa (cykl kwasu cytrynowego)- cykl przebiegający w mitochondriach. Każda reakcja jest katalizowana przez inny enzym.
1)Pierwszym etapem reakcji jest reakcja Acetylo-CoA ze szczawiooctanem i wodą w wyniku czego powstaje cytrynian i uwolniony zostaje CoA i proton (H+).
2)Cytrynian traci cząsteczke wody przechodzi do formy przejściowej cis-akonitanu a nastepnie (pod wpływem wody) do izocytrynianu.
3)Izocytrynian pod wpływem enzymu dehydrogenazy traci cząsteczkę wodoru i przechodzi w szczawiobursztynian pod wpływem tego samego enzymu traci cząsteczke CO2 i przechodzi w alfa-ketoglutaran.
4) alfa-ketoglutaran ulega dehydrogenacji i dekarboksylacji a nastepnie kondensacji z CoA i przechodyi w bursztynylo-CoA ( wiązenaie tioestrowe w tym związku jest bogate w energie a ulegając rozerwaniu daje poczatek fosforylacji substratowej w wyniku ktorej powstaje ATP)
5)Bursztynylo-CoA pod wpływem wody przechodzi w bursztynian produktem ubocznym jest CoA i proton (H+).
6)Bursztynian ulega dehydrogenacji i powstaje Fumaran, akceptorem wodoru jest FAD-przechodzi w FADH2.
7) Fumaran przy udziale enzymu hydratazy przyłącza cząsteczkę wody i przechodzi w jabłczan.
8) Jabłczan jest utleniony do szczawiooctanu który zamyka cykl i jednocześnie może otworzy nowy cykl.
Łańcuch oddechowy (i fosforylacja oksydacyjna)-Ostatni etap oddychania. Polega na wykorzystaniu energii wydzielającej się podczas łaczenia się wodoru z tlenem. reakcja silnie egzoenergiczna. Zachodzi w wewntetrznych błonach mitochondrium. W efekcie powstaje woda i 32 cząsteczki ATP.
Elektrony których końcowym akceptorem jest tlen nie są jednak bezpośrednio na niego przenoszone, a są przekazywane na specjalne przekaźniki, które tworzą łańcuch oddechowy. (inaczej można to nazwać układem przenośników elektronów). Wszystkie przenośniki musza wykazywać łatwość do utleniania i redukcji.
Pierwszymi przenośnikami wodoru są NAD i NADP oraz FMN i FAD. Ostatnim przenośnikiem są cytochromy. Elektrony, które przeszły przez przenośniki przechodza na tlen w skutek czego powstaje jon tlenkowy O^2-.
Protony (H+) wiązą się z jonami tlenkowymi O2- i tworza cząsteczke wody. Z transportem elektronów i oksydoredukcja jest zwiazana równoczesna synteza ATP, która nazywamy fosforylacja oksydacyjna. Jest to główny etap uwalniania energi i magazynowany w ATP.
W wyniku oddychania powstaje 36 cząsteczek ATP.
Oddychanie beztlenowe zdolnośc do oddychania wewnątrz komórkowego i uzyskiwania energii bez udziału tlenu. Mają ja jedynie pewne bakterie beztlenowe. Końcowym akceptorem elektronów są wówczas pewne związki organiczne (fermentacja) i nieorganiczne (denitryfikacja, desulfurykacja).
Fermentacje- jeden z rodzajów oddychania beztlenowego.
Jest to częściowy rozkład substratu w warunkach beztlenowych. Ostatecznym biorca elektronów jest związek organiczny a nie tlen. Wydajnośc energetyczna fermentacji jest duzo niższa niż był rokładany w warunkach tlenowych. Wspólne dla wszystkich typów fermentracji jest glikoliza. W procesie glikolizy powstaje nergia magazynowana w ATP. Typy fermentacji
alkoholowaetanol
mlekowakwas mlekowy
Masłowa k. masłowy
Propionowa k. propionowy
C6H12O6—enzymy 2C2h5OH + 2CO2 (drożdże)
Mlekowa
C6H12O62C2H4OHCOOH (bakterie lactobacillus)
Masłowa
C6H12O6C3H7COOH + CO2+ 2H2
Propionowa
3C3H7COOH--rozkłąd 2C2H5COOH + CH3COOH +CO2+H2O
Oddychanie mineralne-oddychanie beztlenowe, w którym końcowym akceptorem elektronów są pewne związki nieorganiczne. Przykładem oddychanie mineralnego może być denitryfikacja i desulfurykacja.
Denitryfikacja-redukcja azotanów, dzieli się na amonifikacje(redukcja azotanów do jonów amonowych)
oraz denitryfikacje czyli azotany do azotu elementarnego.
NO3 - NO2NH3 lub N2
Desulfurykacja- redukcja siarczanów prowadzi do powstania siarczynów lub siarkowodoru.
SO4 2-SO3 2- lub H2S