Презентація
Клітинне дихання
Клітинним диханням називають сукупність процесів одержання клітиною енергії за рахунок окиснення органічних речовин. Воно може здійснюватися як за відсутності, так і за наявності кисню. Реакції окиснення відбуваються в цитоплазмі та мітохондріях клітин.
Результатом клітинного дихання є запасання клітиною енергії у вигляді макроергічних зв’язків молекул АТФ. У процесі клітинного дихання виділяють два етапи: безкисневий (перший) і кисневий (другий) (мал. 17.1). На безкисневому етапі відбувається розщеплення складних органічних речовин на більш прості. А на кисневому — розщеплення цих більш простих речовин до вуглекислого газу й води. Кисневий етап може відбуватися не завжди і не в усіх живих організмах (не відбувається, наприклад, у анаеробів).
Перший етап клітинного дихання
Перший етап клітинного дихання є безкисневим. Він відбувається в цитозолі клітин. Його основою є процес гліколізу. Гліколіз — це біохімічний процес, який зазвичай відбувається в усіх клітинах організму і є одним із джерел постачання АТФ для клітини. У результаті гліколізу з однієї молекули глюкози утворюється дві молекули пірувату (піровиноградної кислоти) та дві молекули АТФ:
Якщо клітина не має можливості здійснювати другий етап клітинного дихання (наприклад, за нестачі кисню), то перший етап завершується процесом бродіння, у якому проміжні сполуки перетворюються на певні органічні речовини.
Мал. 17.1. Схема процесу клітинного дихання
Бродіння — це процес окиснення вуглеводів, який відбувається без участі кисню й дає змогу клітинам отримувати енергію у вигляді молекул АТФ. Першим етапом бродіння є гліколіз. А на наступному етапі бродіння, залежно від його типу, піруват перетворюється на інші речовини. Ці речовини виводяться з клітини як уже не потрібні продукти обміну речовин.
У результаті спиртового бродіння утворюються молекули етилового спирту, води й вуглекислого газу, молочнокислого — молочна кислота, оцтовокислого — оцтова кислота (мал. 17.2). Існують й інші типи бродіння.
Мал. 17.2. Приклади використання людиною різних типів бродіння
Мал. 17.3. Схема етапів клітинного дихання
Другий етап клітинного дихання
Це кисневий етап розщеплення простих органічних речовин, які утворилися з більш складних під час безкисневого етапу клітинного дихання або у результаті інших біохімічних реакцій.
У результаті першого етапу клітинного дихання, який відбувається в цитозолі, як ви вже знаєте, утворюється піруват (піровиноградна кислота). Під час другого етапу клітинного дихання піруват транспортується з цитозолю в матрикс мітохондрії, де відбувається спочатку його окисне декарбоксилювання (з перетворенням на ацетил-КоА), а потім його подальше окиснення до вуглекислого газу та води (мал. 17.3).
Ключовою ланкою процесу клітинного дихання, яка відбувається під час його другого етапу, є цикл Кребса (цикл трикарбонових кислот). Саме в реакціях цього циклу утворюються сполуки, які є джерелом протонів і електронів для процесу окиснення. Ці сполуки надходять у дихальний ланцюг (складний комплекс білків, які вбудовано у внутрішню мембрану мітохондрії), де і завершується процес окиснення. До циклу Кребса можуть потрапляти не тільки продукти першого етапу клітинного дихання, але й речовини з інших біохімічних процесів (наприклад, продукти бета-окиснення жирних кислот).
Ефективність процесу клітинного дихання
Клітинне дихання є надзвичайно ефективним процесом. Іще під час першого його етапу — гліколізу — з однієї молекули глюкози клітина отримує 2 молекули АТФ, а на наступних етапах клітинного дихання до цих молекул додається ще 36 молекул.
Загальна формула біологічного окиснення:
Окиснення відбувається в кілька етапів, на кожному з яких виділяється енергія. Частина енергії виділяється у вигляді тепла (45 % ) і може використовуватися для підтримання оптимальної температури організму, а частина (55 %) запасається в АТФ.
Біологічне окиснення є найбільш ефективним механізмом живих організмів для забезпечення їхніх клітин енергією.
Немає коментарів:
Дописати коментар