Podstawowe reguły:

1.Energia zawarta w pożywieniu to

energia w formie

dostępnej

dla organizmu człowieka.

2. Energia w formie dostępnej dla organizmu to energia
wiązań chemicznych (czyli

elektronów

) zredukowanych

związków węgla.
3. Energia ta jest uwalniana w procesach utleniania
związków węgla czyli

„odbierania elektronów i

przejmowania ich energii”

3. „Przejęta energia” jest czasowo magazynowana w
postaci wiązań ATP
4.

Utlenianie zredukowanych związków węgla czyli

oddychanie komórkowe

jest procesem zachodzącym

stopniowo
5.Końcowym etapem tego procesu oddychania jest

redukcja tlenu w mitochondriach

przez ostatni

kompleks łańcucha oddechowego .

Kluczowe etapy utleniania (oddychania)

komórkowego

1. Tworzenie acetylo – koenzymu A (np.

glikoliza)

2. Obróbka acetylo – koenzymu A (cykl Krebsa)
3. Utlenianie produktów obróbki acetylo –

koenzymu A (mitochondrialny łańcuch
oddechowy)

4. Synteza ATP

Acetylo – koenzym A to produkt częściowego

utleniania różnych monomerów 

O co chodzi w glikolizie?

• W wyniku glikolizy glukoza zostaje częściowo

utleniona; powstają: ATP, pirogronian i NADH

• NADH musi być utleniany (regenerowany) do

NAD

+

aby glikoliza mogla zachodzić. Temu

służy fermentacja oraz pośrednie utlenianie
przez mitochondria (zad. domowe!)

• Pirogronian po opuszczeniu cytoplazmy (gdzie

powstaje) i wejściu do mitochondrium jest
przekształcany do acetylo – koenzymu A.

Czemu służy cykl Krebsa (cykl kwasu

cytrynowego)

• W cyklu Krebsa dochodzi do dalszego

utleniania fragmentów cząsteczki glukozy
wprowadzonych w postaci grupy acetylowej
acetylo – koenzymu A. Skutkiem tego
powstają: NADH, FADH

2

i GTP.

• NADH i FADH

2

to substraty mitochondrialnego

łańcucha oddechowego

Zasady dotyczące funkcjonowania

łańcucha oddechowego

1.

Składniki łańcucha oddechowego różnią się

powinowactwem do elektronów – wzrasta ono w miarę

przebiegu łańcucha

2.

Powinowactwo do elektronów = potencjał oksydacyjno –

redukcyjny = energia swobodna

3.

Elektrony (z NADH i FADH

2

) wchodzą w łańcuch

oddechowy z wysoką energią i w trakcie transportu

energię tę powoli tracą.

4.

W miejscach, w których uwalniana jest wystarczająca

ilość energii dochodzi do pompowania protonów

5.

O powinowactwie do elektronów, a więc ilości

uwalnianej energii decydują głównie elementy

niebiałkowe, tkwiące w kompleksach łańcucha

oddechowego

Organizacja mitochondrialnego

łańcucha oddechowego (1)

Kompleks enzymatyczny

Masa

(Da)

Grupa

prostetyczn

a

I

oksydoreduktaza

NADH-CoQ

85000

FMN
FeS

II

oksydoreduktaza

bursztynian-CoQ

97000

FAD
FeS

III

oksydoreduktaza

CoQH

2

- cytochrom c

28700

0

hem b

561

hem b

566

hem c

1

FeS

cytochrom c

13000 hem c

IV

oksydaza cytochromu

c

20000

0

hem a
hem a

3

Cu

a

i Cu

b

Organizacja mitochondrialnego

łańcucha oddechowego (2)

(człowiek)

W miejscach, w których
uwalniana jest
wystarczająca ilość
energii dochodzi
do pompowania
protonów

Tworzony przez łańcuch
oddechowy gradient
protonowy zasila syntezę
ATP

Zatem, istnieje sprzężenie
między
łańcuchem oddechowym a
syntazą ATP

Łańcuch oddechowy: -G

Synteza ATP: + G

Czyli gradient protonowy
pozwala na sprzężenie reakcji
egzoergicznej i endoergicznej!!

syntaza ATP

Chemiosmotyczna teoria fosforylacji
oksydacyjnej:

1.fosforylacja = synteza ATP
2.fosforylacja oksydacyjna = fosforylacja
zasilana przez utlenianie
3.chemiosmotyczna = siłą napędową
syntezy ATP jest gradient protonowy
tworzony przez łańcuch oddechowy w
wyniku transportu elektronów

Łańcuch oddechowy jest sprzężony z syntazą ATP

oraz z każdym innym procesem zasilanym
przez gradient protonowy

ATP

O

2

Sprzężenie między łańcuchem oddechowym
a syntazą ATP możemy wyrazić ilościowo
za pomocą kontroli oddechowej (KO).

KO to dopasowanie szybkości pracy łańcucha
oddechowego (zużycia tlenu) do
zapotrzebowania na ATP.
Im intensywniej pracujemy tym więcej ATP
potrzebujemy i tym intensywniej pracują
nasze mitochondria.

W mitochondriach istnieją białka zdolne do osłabienia
sprzężenia między łańcuchem oddechowym i syntazą
ATP.
Białka te transportują protony do matriks z pominięciem
syntazy ATP. Są to tzw białka rozprzęgające

Przekształcenia energetyczne zachodzące w
ramach oddychania komórkowego możemy
wyrazić ilościowo.
Znając liczbę cząsteczek ATP powstających w
wyniku utleniania danej substancji możemy
wyznaczyć jej kaloryczność.

ATP: ok. 0,025 kcal/g

Wydajność, z jaką energia uwalniana podczas utleniania jest
przekształcana w wiązania ATP często przekracza 40%.
Ogromna ilość energii uwalniana podczas utleniania może być
skutecznie wykorzystana tylko w małych porcjach.

Spróbujcie to przeanalizować i zrozumieć 