Oddychanie komórkowe jako proces pozyskiwania energii

Oddychanie komórkowe (oddychanie wewnątrzkomórkowe, utlenianie biologiczne) to podstawowy proces dostarczający komórkom energii niezbędnej do życia. Jest to proces wieloetapowy, który zachodzi we wszystkich żywych komórkach. Jego spowolnienie prowadzi do upośledzenia funkcjonowania komórki, a całkowite zahamowanie - do śmierci.

Na czym polega oddychanie komórkowe?

Oddychanie komórkowe obejmuje szereg powiązanych ze sobą reakcji chemicznych. Najważniejsze z nich to reakcje utleniania i redukcji (redoks), fosforylacji, izomeryzacji i hydrolizy. W ich rezultacie substancje pokarmowe, takie jak cukry proste, aminokwasy i kwasy tłuszczowe zostają przekształcone do związków prostszych, czemu towarzyszy wydzielanie energii. Oddychanie komórkowe jest więc procesem katabolicznymreakcja katabolicznakatabolicznym.

Wyróżnia się trzy rodzaje oddychania komórkowego:

• oddychanie tlenowe

• oddychanie beztlenowe

• fermentacja

Większość organizmów występuje w środowisku zasobnym w tlen i przeprowadza oddychanie tlenowe. Organizmy, takie nazywa się tlenowcami lub aerobami.

Niektóre organizmy występują w środowisku ubogim w tlen, dlatego przeprowadzają oddychanie beztlenowe lub fermentację. Organizmy takie określa się jako beztlenowce lub anaeroby.

Dla części beztlenowców tlen jest substancją toksyczną, której obecność wywołuje śmierć organizmu – są to tzw. beztlenowce bezwzględne (anaeroby obligatoryjne).

Metabolizm niektórych beztlenowców jest stosunkowo elastyczny. W warunkach dostatecznej ilości tlenu oddychają tlenowo, a w przypadku jego braku – oddychają beztlenowo lub na drodze fermentacji. Takie organizmy to beztlenowce względne (anaeroby fakultatywne).

RQJV5Q7P8MZ2F

Grafika przedstawia zdjęcie mikroskopowe drożdży. Mają one eliptyczny, lekko spłaszczony kształt. Na ich powierzchni widoczne są pojedyncze wypustki o okrągłym przekroju.

Rodzaje oddychania wewnątrzkomórkowego

Oddychanie tlenowe

Oddychanie tlenowe polega na całkowitym utlenieniu substratu oddechowego do COIndeks dolny 2₂ i HIndeks dolny 2₂O w obecności tlenu. Spośród rodzajów oddychania komórkowego, oddychanie tlenowe dostarcza największej ilości energii, a co za tym idzie pozwala na syntezę największej liczby cząsteczek ATP.

Oddychanie tlenowe występuje u wielu organizmów prokariotycznych (większość bakterii) i większości eukariotycznych (rośliny, zwierzęta, grzyby, część protistów).

Proces ten zachodzi w cytoplazmie oraz na wpukleniach błony komórkowej.

Oddychanie beztlenowe

Oddychanie beztlenowe polega na całkowitym utlenieniu substratu oddechowego do COIndeks dolny 2₂ i HIndeks dolny 2₂O bez udziału tlenu. Zamiast tlenu cząsteczkowego jako utleniacze wykorzystywane są azotany (NOIndeks dolny 3₃Indeks górny −⁻) i siarczany (SOIndeks dolny 4₄Indeks górny 2−²⁻).  Ilość energii i ATP uzyskiwana w wyniku oddychania komórkowego beztlenowego jest mniejsza niż w przypadku oddychania tlenowego.

Oddychanie beztlenowe występuje wyłącznie u niektórych organizmów prokariotycznych (część bakterii chorobotwórczych, bakterie żyjące na dnie zbiorników wodnych i w przewodzie pokarmowym zwierząt, bakterie denitryfikacyjnebakterie denitryfikacyjnebakterie denitryfikacyjne).

Proces ten zachodzi w cytoplazmie oraz na wpukleniach błony komórkowej.

Fermentacje

Fermentacja polega na częściowym utlenieniu substratu oddechowego do związku organicznego bez udziału tlenu. Ilość uwolnionej w ten sposób energii i wytworzonego ATP jest najmniejsza spośród wszystkich sposobów oddychania komórkowego.

Fermentacja występuje u niektórych organizmów prokariotycznych (bakterie mlekowe) i eukariotycznych (drożdże, protisty zwierzęce zasiedlające przewody pokarmowe przeżuwaczy, pasożyty przewodu pokarmowego człowieka, erytrocyty człowieka).

Zarówno w komórkach prokariotycznych jak i eukariotycznych proces ten zachodzi w cytoplazmie.

Podsumowanie

• Oddychanie komórkowe to wieloetapowy proces kataboliczny, podczas którego następuje rozkład składników pokarmowych z wydzieleniem energii wykorzystywanej do syntezy ATP.

• Oddychanie komórkowe zachodzi w każdej żywej komórce, a wytworzone w jego przebiegu ATP umożliwia zachodzenie wszystkich czynności życiowych.

• Wyróżnia się trzy rodzaje oddychania komórkowego: tlenowe, beztlenowe oraz fermentacje.

Ćwiczenia utrwalające