ODDYCHANIE

Każda czynność wymaga energii. Oddychanie = respiracja — jest to proces dysymilacyjny polegający na rozkładzie związków organicznych z wydzieleniem i częściowym wykorzystaniem zawartych w nich energii. Wyróżniamy dwa zasadnicze typy procesów oddechowych: -Typy oddychania:

1.Oddychanie tlenowe (właściwe).

2. Oddychanie beztlenowe (fermentacja)

a) F. właściwa, np.. fermentacja etanolowa - odbywa się przy zupełnym braku tlenu.

b) F. utleniająca (oksydacyjna) - zachodzi przy ograniczonym dostępie tlenu np. femientacja octowa

Oddychanie, tlenowe 1 mol C₆H₁₂0₆+60₂→6C0₂-6H₂)-Energia 2877kJ

Oddychanie beztlenowe 1 mol C₆H₁₂0₂ drożdże ₂CH₃CH₂0H +2C0₂-E 93kJ alkohol etylowy. Pozostała energia zawarta jest w produktach oddychania, m w alkoholach.

1mol CH₃CH₂0H +0₂ baterie octowe CH₃COOH+H₂O+E537kJ -Beztlenowe.

W przypadku, gdy dostęp tlenu zostanie roślinom odcięty, potrafią przez krótki okres oddychać w sposób beztlenowy. Oddychanie beztlenowe jest dużo bardziej niekorzystne -zużywając tyle samo substratów zapasowych otrzymują 30 razy mniej energii niż przy oddychaniu tlenowym i roślinom alkohol gromadzący się w komórkach bardzo szkodzi.

Oddychanie mierzymy za pomocą metod opierających się na określonej ilości wydzielonego C0₂, bądź na ilości pobieranego tlenu. Dużo mniej dokładne są metody oparte na ilości wydzielanej wody czy ilści zużywanych substratów oddechowych.

Metody pomiaru intensywności oddychania dzielimy na metody:

a) fotometryczne. b) miareczkowe. c) manometryczne.

Często dla określenia wydajności energetycznej substratów oddechowych określa się współczynnik oddychania RQ, oznacza on stosunek objętości wydzielonego CO₂ do objętości pobranego tlenu. RQ=CO/O₂

Dla innych cukrów będzie on wynosił l lub będzie zbliżony do jedności.

Substratem może być kwas tłuszczowy.

Dla innych kwasów RQ również będzie dużo mniejszy od jedności.

Innymi substratami są także białka (w organizmie ludzkim są ostatecznym substratem

oddechowym, najrzadziej używanym we wszystkich organizmach).

Białko → aminokwasy →(deaminacja) kwas organiczny np. kwas jabłkowy.

Im mniejsze RQ, ty bardziej wydajny energetycznie.

Chemizm oddychania.

Najdłuższy łańcuch przemian oddechowych jest wówczas, gdy substratem oddechowym są cukry. Wówczas możemy w tym łańcuchu wyróżnić trzy etapy:

l. glikoliza 2. cykl Kresa. 3. łańcuch oddechowy.

Aby glukoza weszła w przemiany, musi być uaktywniona przez ufosforylowanie. Glukozo-6 fosforan ulega izomeryzacji i przemienia się we fruktozo-6- fosforan, który ulega kolejnej fosforylacji (przy udziale ATP) i powstaje fruktozo-1,6-dwufosforan→utlenianie bez udziału tlenu — przy tym bierze udział Pi i dehydrogenaza NAD→ kwas dwufosfoglicerynowy, a H⁺ oderwane od NAD⁺ w obecności tlenu powstanie woda, przy braku tlenu z aldehydem octowym i powstaje alkohol etylowy.

Pirogronian - w warunkach tlenowych powstaje acetylo-CoA.Glikoliza kończy się, na powstaniu pirogronianu i jest identyczna dla oddychania tlenowego i beztlenowego. Natomiast gdy są warunki beztlenowe to pirogronian ulega dekarboksylacji i powstaje aldehyd octowy- redukowany H⁺ do alkoholu rtylowego i na tym kończy się fermentacja alkoholowa.

Przemiana acetylo -CoĄ powstaje w cyklu Krebsa. Jest to zamknięty cykl przemian kwasów karboksylowych, który można podzielić na dwie części:

l. od acetylo-CoA - bursztynianu — w tym odcinku ulega rozkładowi acetylo-CoA w wyniku wydziela cząsteczki CO2 i H2O, a także procesów odwodorowywana.

2. bursztynian - szczawiooctan — odtworzenie szczawiooctanu jako akceptora acetylo-CoA. Można powiedzieć, że praktycznie nie wydziela się energia. Powstaje jedna niepełna cząsteczka ATP. Wydziela się podczas przejścia bursztynylo-CoA w bursztynian. Z l mola pirogronianu - 3 mole C0₂, l mol H₂0 i 4 mole NADH₂ i I mol FADH₂

Cykl ma za zadanie odłączenie od poszczególnych kwasów karboksylowych atomów H⁺ a dokonują tego dehydrogenazy. Te H² są przenoszone na łańcuch oddechowy i w wyniku przepływu elektronów i protonów wodoru wydziela się energia zawarta w substracie oddechowym. Utlenienie przez odwodorowanie zachodzi 4 razy (NADH₂ i FADH₂). Cykl Krebsa nie dostarcza energii, a dostarcza elektronów i protonów H, które w łańcuchu oddechowym powodują po wstawanie ATP.

Ostatni etap - łańcuch oddechowy — odpowiednio uszeregowane dehydrogenazy, chinony i cytochromy. Są to tzw. przenośniki elektronów i protonów wodoru, wbudowane w błonach mitochondrium w odpowiedniej kolejności zgodnie z potencjałem oksydo-redukcyjnym.

Glikoliza zachodzi w cytoplazmie, natomiast cykl Krepsa i łańcuch oddechowy w mitochondrium.

Istnieją alternatywne szlaki przemian:

cykl pentozowy, który dostarcza nie tylko energii, ale i pentoz niezbędnych do syntezy kwasów nukleinowych, koenzymów dehydrogenaz. Jest zlokalizowany w cytoplazmie. Udział tych przemian w procesach oddechowych w niektórych tkankach i organach jest znaczący. Wykazano, że w liściach i pędach i tkankach zapasowych podziemnych, od 25-50% uwalnianego C0₂ pochodzi z cyklu pentozowego.

- Inny alternatywny łańcuch, to cykl glioksalowy. Funkcjonuje on w tkankach zapasowych, które gromadzą duże ilości tłuszczów jako materiałów zapasowych. Przemiany te zachodzą w specjalnych organellach zwanych glioksysomami. Ponieważ w wyniku β-oksydacji (rozpadu kwasów tłuszczowych), powstaje znacznie więcej cząsteczek acetylo-CoA, a niewiele w stosunku do nich cząsteczek pirogronianu, ten cykl daje możliwość rozkładu zwiększonej ilości cząsteczek acetylo-CoA. W normalnym cyklu K-rebsa byłoby to niemożliwe.

Około 30% energii w substracie oddechowym, może być wykorzystane w procesie oddechowym i związane w postaci ATP.

Fermentacja

2x30,56

sprawność zaledwie około 2%

Zasadniczym, celem oddychania jest dostarczenie oddychającym komórkom energii. Innym celem jest to, iż proces oddechowy dostarcza wielu związków pośrednich wykorzystywanych przez komórki do budowy innych niezbędnych substancji.

---