Bunkové dýchanie
Bunkové dýchanie je proces, pri ktorom bunky rozkladajú cukry, aby získali energiu, ktorú môžu využiť. Bunkové dýchanie prijíma potravu a využíva ju na tvorbu ATP, chemickej látky, ktorú bunka využíva na získavanie energie.
Tento proces zvyčajne využíva kyslík a nazýva sa aeróbne dýchanie. Má štyri fázy známe ako glykolýza, Linkova reakcia, Krebsov cyklus a elektrónový transportný reťazec. Vzniká tak ATP, ktorý dodáva bunkám energiu potrebnú na prácu.
Keď bunky nemajú dostatok kyslíka, používajú anaeróbne dýchanie, ktoré nevyžaduje kyslík. Pri tomto procese však vzniká kyselina mliečna a nie je taký účinný ako pri použití kyslíka.
Aeróbne dýchanie, pri ktorom sa využíva kyslík, produkuje oveľa viac energie a neprodukuje kyselinu mliečnu. Okrem toho produkuje oxid uhličitý ako odpadový produkt, ktorý sa potom dostáva do obehového systému. Oxid uhličitý sa dostáva do pľúc, kde sa vymieňa za kyslík.
Zjednodušený vzorec pre aeróbne bunkové dýchanie je:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia (ako ATP)
Slovná rovnica pre tento prípad je:
Glukóza (cukor) + kyslík → oxid uhličitý + voda + energia (ako ATP)
Aeróbne bunkové dýchanie má štyri fázy. Každá z nich je dôležitá a nemohla by sa uskutočniť bez predchádzajúcej. Jednotlivé fázy aeróbneho bunkového dýchania sú:
Glykolýza
Pri glykolýze sa glukóza v cytoplazme rozkladá na dve molekuly pyruvátu. Na desať medzisúčiastok v tomto procese je potrebných desať enzýmov.
- Proces naštartujú dve na energiu bohaté ATP.
- Na konci sú dve molekuly pyruvátu a
- Substrátová úroveň - v reakcii č. 7 a 10 sa vytvoria štyri molekuly ATP
- V bunkách, ktoré využívajú kyslík, sa pyruvát využíva v druhom procese, Krebsovom cykle, pri ktorom sa produkujú ďalšie molekuly ATP.
Produktivita cyklu
V učebniciach biológie sa často uvádza, že na jednu molekulu oxidovanej glukózy sa počas bunkového dýchania vytvorí 38 molekúl ATP (dve z glykolýzy, dve z Krebsovho cyklu a približne 34 z elektrónového transportného reťazca). V skutočnosti sa však pri tomto procese vytvára menej energie (ATP) kvôli stratám cez netesné membrány. Odhaduje sa, že na jednu glukózu pripadá 29 až 30 ATP.
Aeróbny metabolizmus je približne (pozri vetu vyššie) 15-krát účinnejší ako anaeróbny metabolizmus. Anaeróbny metabolizmus poskytuje 2 mol ATP na 1 mol glukózy. Majú spoločnú počiatočnú dráhu glykolýzy, ale aeróbny metabolizmus pokračuje Krebsovým cyklom a oxidačnou fosforyláciou. Postglykolytické reakcie prebiehajú v mitochondriách eukaryotických buniek a v cytoplazme prokaryotických buniek.
Reakcia na odkaz
Pyruvát z glykolýzy sa aktívne pumpuje do mitochondrií. Z pyruvátu sa odstráni jedna molekula oxidu uhličitého a jedna molekula vodíka (tzv. oxidatívna dekarboxylácia), čím vznikne acetylová skupina, ktorá sa spojí s enzýmom nazývaným CoA za vzniku acetyl CoA. To je nevyhnutné pre Krebsov cyklus.
Krebsov cyklus
Acetyl CoA sa spája s oxalacetátom a vytvára zlúčeninu so šiestimi atómami uhlíka. Toto je prvý krok v neustále sa opakujúcom Krebsovom cykle. Keďže z každej molekuly glukózy vznikajú dve molekuly acetyl-CoA, na jednu molekulu glukózy sú potrebné dva cykly. Na konci dvoch cyklov sú teda produkty: dva ATP, šesť NADH, dva FADH a štyri CO2. ATP je molekula, ktorá v chemickej forme prenáša energiu, ktorá sa využíva v ďalších bunkových procesoch. Tento proces je známy aj ako cyklus TCA (cyklus kyseliny trikarboxylovej (try-car-box-ILL-ick), cyklus kyseliny citrónovej alebo Krebsov cyklus podľa biochemika, ktorý objasnil jeho reakcie.
Transportný reťazec elektrónov (ETC)
Tu sa vytvára väčšina ATP. Všetky molekuly vodíka, ktoré boli odstránené v predchádzajúcich krokoch (Krebsov cyklus, Linková reakcia), sa prečerpávajú do mitochondrie pomocou energie, ktorú uvoľňujú elektróny. Nakoniec sa elektróny poháňajúce čerpanie vodíka do mitochondrie zmiešajú s určitým množstvom vodíka a kyslíka za vzniku vody a molekuly vodíka sa prestanú čerpať.
Nakoniec sa vodík vracia do cytoplazmy mitochondrie cez proteínové kanály. Pri toku vodíka sa z ADP a fosfátových iónov vytvára ATP.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to bunkové dýchanie?
Odpoveď: Bunkové dýchanie je proces, ktorý bunky používajú na rozklad cukrov a získavanie energie, ktorú môžu využiť. Prijíma potravu a využíva ju na tvorbu ATP, chemickej látky, ktorú bunka využíva na získavanie energie.
Otázka: Aké sú dva typy dýchania?
Odpoveď: Dva typy dýchania sú aeróbne dýchanie a anaeróbne dýchanie. Aeróbne dýchanie využíva kyslík a produkuje viac energie ako anaeróbne dýchanie, ale neprodukuje kyselinu mliečnu. Anaeróbne dýchanie nevyužíva kyslík, ale namiesto toho produkuje kyselinu mliečnu.
Otázka: Aký je vzorec aeróbneho bunkového dýchania?
Odpoveď: Vzorec aeróbneho bunkového dýchania je C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia (ako ATP). Slovná rovnica je: Glukóza (cukor) + kyslík → oxid uhličitý + voda + energia (ako ATP).
Otázka: Koľko fáz má aeróbne bunkové dýchanie?
Odpoveď: Aeróbne bunkové dýchanie má štyri fázy - glykolýzu, Linkovu reakciu, Krebsov cyklus a elektrónový transportný reťazec - z ktorých každá je dôležitá a nemohla by sa uskutočniť bez predchádzajúcej.
Otázka: Čo sa deje s oxidom uhličitým, ktorý vzniká počas aeróbneho bunkového dýchania?
Odpoveď: Oxid uhličitý, ktorý vzniká počas aeróbneho bunkového dýchania, sa dostáva do obehového systému, odkiaľ putuje do pľúc, kde sa vymieňa za kyslík.
Otázka: Aký druh odpadového produktu vzniká pri anaeróbnom dýchaní?
Odpoveď: Pri anaeróbnom dýchaní vzniká kyselina mliečna ako odpadový produkt, zatiaľ čo pri aeróbnom dýchaní vzniká oxid uhličitý ako odpadový produkt.
