UZYSKIWANIE ENERGII UŻYTECZNEJ 

BIOLOGICZNIE – ODDYCHANIE 

TLENOWE 

ODDYCHANIE TLENOWE 

ODDYCHANIE TLENOWE 

 

CYKL KREBSA 

ŁAŃCUCH TRANSPORTU ELEKTRONÓW   

I FOSFORYLACJA OKSYDACYJNA 

Cząsteczki NADH i FADH

2

, utworzone podczas 

glikolizy, utleniania kwasów tłuszczowych oraz w 
cyklu kwasu cytrynowego są bogate w energię, 
ponieważ zawierają elektrony o wysokim 
potencjale przenoszenia. Energia uwalniana 
podczas przenoszenia tych elektronów na O

2

 

zostaje wykorzystana do syntezy ATP. 

Proces syntezy ATP zachodzący w wyniku przeniesienia elektronów z NADH i FADH

2

 na O

2

 

przez szereg przenośników elektronów nazywamy 

fosforylacją oksydacyjną

.  

Przepływ elektronów z NADH i FADH

2

 na O

2

 przez kompleksy białkowe umiejscowione w wewnętrznej 

błonie mitochondriów powoduje wypompowanie protonów z matriks mitochondrialnej. Wytworzona 

siła protonomotoryczna 

składa się z 

gradientu pH 

i 

transmembranowego potencjału elektrycznego

. 

Synteza ATP zachodzi na skutek przepływu protonów przez kompleks enzymatyczny z powrotem do 
matriks  

Cykl 

Krebsa  

Glikoliza 

Łańcuch transportu 

elektronów i 

fosforylacja 

oksydacyjna 

Przestrzeń międzybłonowa 

Macierz mitochondrialna 

Donor elektronów 

Wewnętrzna 

błona 

mitochondrialna 

Dehydrogenaza 

NADH 

Ubichinon 

Cytochrom c 

Kompleks 

cytochromów b-c 

Kompleks 
oksydazy 
cytochromowej 

Syntaza ATP 

ŁAŃCUCH TRANSPORTU ELEKTRONÓW   

I FOSFORYLACJA OKSYDACYJNA 

ŁAŃCUCH TRANSPORTU ELEKTRONÓW   

I FOSFORYLACJA OKSYDACYJNA 

Transport elektronów przez łańcuch oddechowy napędzany przez różnicę 

potencjałów między NADH i O

2

 wymusza tworzenie gradientu protonowego 

NADH → NAD

+

 + H

+

 + 2 e                  E° = -0,32 V 

½ O

2

 + 2 H

+

 + 2 e → H

2

O                    E° = +0,82 V 

½ O

2

 + NADH + H

+

 → H

2

O + NAD

+

 

Różnica potencjałów 1,14 V 

Dehydrogenaza 

NADH 

Kompleks 

cytochromów b-c 

Kompleks 

oksydazy 

cytochromowej 

NADH 

Q 

Cyt c 

O

2

 

Przepływ elektronów przez trzy wielkie kompleksy transmembranowe 

powoduje transport protonów w poprzek wewnętrznej błony 

mitochondrialnej – tworzy się 

gradient protonowy 

(gradient pH) oraz 

transmembranowy potencjał elektryczny 

Siła protonomotoryczna 

REAKTYWNE FORMY TLENU 

Przeniesienie 4 elektronów powoduje wytworzenie bezpiecznych produktów  

(2 cząsteczki H

2

O), ale częściowa redukcja powoduje wytworzenie niebezpiecznych związków 

 przeniesienie 1 elektronu do O

2

 powoduje powstanie 

anionu ponadtlenkowego 

 przeniesienie 2 elektronów do O

2

 powoduje powstanie 

nadtlenku

  

O

2

              O

2

-

             O

2

2-

 

e

-

 

e

-

 

Ponadtlenek, nadtlenek wodoru i cząsteczki, które mogą z nich powstać, takie jak OH•, są ogólnie 
określane jako 

reaktywne formy tlenu 

(

ROS

, ang. reactive oxygen species) 

Strategie obronne komórki przed uszkodzeniami oksydacyjnymi powodowanymi przez ROS 
polegają na usuwaniu ich przez specjalne enzymy: 

2 O

2

-

 + 2 H

+

                                  O

2

 + H

2

O

2

 

Dysmutaza 

ponadtlenkowa 

2 H

2

O

2

                                O

2

 + 2 H

2

O 

Katalaza 

Dysmutaza ponadtlenkowa 
usuwa ponadtlenek 

Katalaza usuwa nadtlenek 

Do czynników przeciwdziałających uszkodzeniom oksydacyjnym należą też witaminy E i C, 
będące przeciwutleniaczami (antyoksydantami) 

SYNTAZA ATP 

Łańcuch oddechowy i syntaza ATP są biochemicznie oddzielnymi układami, 

związanymi jedynie przez siłę protonomotoryczną 

Przestrzeń 
międzybłonowa 

Matriks 
mitochondrialna 

Wewnętrzna 

błona 

mitochondrialna 

Kanał 

protonowy 

Jednostka 
F

0

 

Jednostka 
F

1

 

3 H

+

 

Część ruchoma (rotor), 
zakotwiczona w błonie 

Część nieruchoma 

SYNTAZA ATP 

Mechanizm syntezy ATP napędzanej przez protony oparty jest na zmianach 

konformacyjnych syntazy ATP 

  konformacja T – stan ścisłego (ang. tight) związania 
  konformacja L – stan luźnego (ang. loose) związania 
  konformacja O – stan otwarty (ang. open) 

Konformacja L → konformacja T 

ADP + P

i

 → ATP + H

2

O 

Konformacja T → konformacja O 

związany ATP → wolny ATP 

Konformacja O → konformacja L 

puste miejsce → wejście ADP + P

i

  

Konformacja L 

wiązanie  ADP + P

i

 

Konformacja T 

synteza ATP 

Konformacja O 

dysocjacja ATP 

wejście ADP + P

i

 

H

+

 

(na zewnątrz)

   H

+

 

(wewnątrz) 

Synteza każdej cząsteczki ATP związana jest z 
przepływem 3 protonów do matriks 

WYDAJNOŚĆ ATP Z CAŁKOWITEGO UTLENIANIA GLUKOZY 

Kolejność reakcji                                                                                                       Wydajność ATP/cz. glukozy 

 

Glikoliza: od glukozy do pirogronianu (w cytozolu) 

 fosforylacja glukozy                                                                                                                                 

– 1

  

 fosforylacja fruktozo-6-fosforanu                                                                                                        

 

 

– 1 

 defosforylacja 2 cz. 1,3-BPG                                                                                                               

 

   

+ 2 

 defosforylacja 2 cz. Fosfoenolopirogronianu                                                                                      

+ 2 

 podczas utleniania 2 cz. Aldehydu 3-fosfoglicerynowego powstaja 2 cz. NADH 

 

Przekształcenie pirogronianu w acetylo-CoA (w mitochondriach) 

 powstaja 2 cz. NADH 

 

Cykl kwasu cytrynowego (w mitochondriach) 

 powstanie 2 cz. GTP z 2 cz. Bursztynylo-CoA                                                                                      

+ 2 

 podczas utleniania 2 cz. Izocytrynianu, α-ketoglutaranu i jabłczanu powstaje 6 cz. NADH 
 podczas utleniania 2 cz. Bursztynianu powstają 2 cz. FADH

2

 

 

Fosforylacja oksydacyjna (w mitochondriach) 

 każda z 2 cz. NADH utworzonych podczas glikolizy daje 1,5 cz. ATP                                               

+ 3 

 każda z 2 cz. NADH utworzonych podczas dekarboksylacji oksydacyjnej pirogronianu  
   daje 2,5 cz. ATP                                                                                                                                        

+ 5 

 2 cz. FADH

2

 utworzone w cyklu kwasu cytrynowego dają po 1,5 cz. ATP                                      

+ 3 

 6 cz. NADH utworzonych w cyklu kwasu cytrynowego daje po 2,5 cz. ATP                                

 

  

+ 15 

SUMARYCZNA WYDAJNOŚĆ NA CZĄSTECZKĘ GLUKOZY         

+ 30