Biochemické základy dýchania organizmov

 

Dýchanie (respirácia) je proces, pri ktorom sa z organických látok (sacharidov) uvoľňuje energia chemických väzieb, ktorá je potrebná na všetky životné procesy organizmov.

Dej respirácie je opačný ako fotosyntéza:

C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O → 6 CO2 + 12 H2O

Prebieha v mitochondriách, pri oxidácii sa uvoľní také isté množstvo energie ako rastlina prijme pri fotosyntetickej asimilácii. Prvotným zdrojom energie sú sacharidy (glukóza)- rastliny glukózu syntetizujú v procese fotosyntézy a časť z nej využijú na respiráciu. Živočíchy musia sacharidy prijať v potrave a v tráviacom trakte ju rozložiť na glukózu, tá sa dostane do mitochondrií (energetické centrum bunky). Prebieha oxidácia a uvoľňovanie energie.

Oxidácia glukózy prebieha v 3 nasledovných dejoch:

→ anaeróbna glykolýza

→ Krebsov cyklus

→  Koncový dýchací reťazec

Pri oxidácii 1 molekuly C6H12O6 sa uvoľní také množstvo energie, ktoré bolo potrebné na jej syntézu.

1. Anaeróbna glykolýza

Glukóza sa 2x po sebe fosforyluje- ATP sa rozpadá na ADP, čím sa uvoľňuje energia

výsledná zlúčenina sa rozloží na dve triózy (sacharidy s 3 atómami uhlíka), dochádza k rozkladu za súčasného uvoľňovania energie → oxidácia začína byť energeticky pozitívna- znovu sa vytvára 2×2 ATP. Výslednou zlúčeninou je kyselina pyrohroznová, od ktorej môže prebiehať oxidácia 3 smermi:

1. mliečne kvasenie- je to anaeróbny dej, teda bez prístupu kyslíka, vzniká kyselina mliečna (môže vznikať aj vo svaloch

 pri námahe a nedostatočnom prísune O2, preto vzniká bolesť- svalová horúčka)

2. alkoholové kvasenie- výsledným produktom je etanol a CO2 (spôsobujú ho napr. kvasinky)

3. aeróbny dej- za prístupu O2, dochádza k oxidatívnej dekarboxylácii, teda sa uvoľní CO2, vzniknutá zlúčenina sa

naviaže na acetylkoenzým A a vstupuje do Krebsovho cyklu

 

2. Krebsov cyklus

Nazýva sa tiež citrátový cyklus, je to cyklická reakcia, pri ktorej dochádza k zmene trikarboxylových kyselín tak, že na 4- uhlíkatú kyselinu oxaloctovú sa naviaže 2- uhlíkatý acetylkoenzým A za vzniku 6- uhlíkatej kyseliny citrónovej (odtiaľ odvodený názov).

Postupne dochádza v 8 čiastkových reakciách k odštiepeniu 2 atómov C v podobe CO2 (2x dochádza ku dekarboxylácii), odštiepia sa aj 4 atómy H (dehydrogenácia).

Uvoľnená energia sa využije na vznik 1 molekuly GTP (guanozíntrifosfát) a molekuly FAD

(flavín adenín dinukleotid).

Konečným ziskom je 12 molekúl ATP a 4H, ktoré prechádzajú do poslednej fázy.

 

 

3. Koncový dýchací reťazec

Tieto reakcie prebiehajú na kristách mitochondrií, podstatou je postupný prenos atómov H cez systém redoxných prenášačov, pričom dochádza k rozdeleniu na protóny a elektróny.

e- sú prenášané na O2, ktorý sa tým aktivuje a zlučuje sa s H+ za vzniku molekúl H2O (vzniká tzv.

metabolická voda) . Uvoľnená energia je využitá na vznik 24 molekúl ATP.

 

V celom procese dýchania sa celkovo uvoľní 38 molekúl ATP. Časť z nich sa uvoľnuje v zmysle        

2. termodynamického zákona vo forme tepla.