Zamknięcie działu 5

Słowniczek działu

Termin Definicja skrótowa
ATP waluta energetyczna komórki; adenina + ryboza + 3 fosforany
ADP produkt hydrolizy ATP; ponowna fosforylacja → ATP
Anabolizm budowa złożonych cząsteczek; endoergiczny
Katabolizm rozkład złożonych cząsteczek; egzoergiczny
NAD⁺/NADH przenośnik elektronów; NADH = forma naładowana
FAD/FADH₂ przenośnik elektronów; FADH₂ = forma naładowana (mniej ATP niż NADH)
Glikoliza cytozol; glukoza → 2 pirogroniany; netto 2 ATP + 2 NADH
Pirogronian 3C produkt glikolizy; wchodzi do mitochondrium
Dekarboksylacja oksydacyjna matrix; pirogronian → acetylo-CoA + CO₂ + NADH
Acetylo-CoA 2C substrat cyklu Krebsa
Cykl Krebsa matrix; 2 obroty/glukozę; 4 CO₂, 6 NADH, 2 FADH₂, 2 ATP
Łańcuch oddechowy wewnętrzna błona mitochondrialna; elektrony → O₂ → H₂O
Fosforylacja oksydacyjna synteza ATP z gradientu H⁺; główne źródło ATP
Chemiosomoza gradient H⁺ → ATP-syntaza → ATP
Gradient protonowy różnica [H⁺] po obu stronach błony; energia dla ATP-syntazy
Fermentacja beztlenowa regeneracja NAD⁺; 2 ATP
Fermentacja alkoholowa pirogronian → etanol + CO₂; drożdże
Fermentacja mlekowa pirogronian → mleczan; mięśnie, bakterie
Tylakoid woreczek błonowy w chloroplastach; faza jasna
Stroma przestrzeń chloroplastu; cykl Calvina
Fotosystem II (PSII, P680) rozszczepia H₂O; daje elektrony i O₂
Fotosystem I (PSI, P700) produkuje NADPH
Fotoliza wody 2 H₂O → 4H⁺ + 4e⁻ + O₂; tlen z wody
NADPH zredukowany przenośnik; produkowany w PSI; potrzebny w cyklu Calvina
Cykl Calvina stroma; CO₂ + ATP + NADPH → G3P; 3 etapy
RuBisCO enzym przytwierdzający CO₂ do RuBP
RuBP 5C akceptor CO₂; regenerowany w cyklu
G3P 3C produkt cyklu Calvina; substrat do syntezy glukozy
3-PGA 3C produkt karboksylacji; redukowany do G3P
Chemosynteza autotrofia bez światła; energia z utleniania nieorg.
Nitryfikacja NH₃ → NO₂⁻ → NO₃⁻; Nitrosomonas + Nitrobacter
Heterotrofia pobieranie gotowej materii organicznej
Mixotrofia korzystanie z kilku trybów odżywiania

W pigułce

  • Metabolizm = katabolizm (rozkład, egzoergiczny) + anabolizm (budowa, endoergiczny).
  • ATP: waluta; ładowana w katabolizmie, rozładowywana przy pracy; szybki recykling.
  • Oddychanie tlenowe: glikoliza (2 ATP, 2 NADH, cytozol) → dekarboksylacja pirogronianu (2 NADH, 2 CO₂, matrix) → cykl Krebsa (2 ATP, 6 NADH, 2 FADH₂, 4 CO₂, matrix) → fosforylacja oksydacyjna (chemiosmoza, ~26–28 ATP, błona wewnętrzna); razem ~30–32 ATP.
  • Fermentacja: bez tlenu; regeneracja NAD⁺; 2 ATP; mlekowa (mleczan) albo alkoholowa (etanol + CO₂).
  • Fotosynteza: faza jasna (tylakoid; H₂O → O₂ + H⁺ + e⁻, NADPH, ATP) → cykl Calvina (stroma; CO₂ → G3P kosztem ATP + NADPH).
  • Tlen: pochodzi z wody (fotoliza PSII), nie z CO₂.
  • Chemosynteza: autotrofia oparta na nieorganicznej chemii; nitryfikatory → obieg azotu.

Sprawdzian działowy

1. Wymień trzy miejsca komórki, w których NADH powstaje podczas tlenowego oddychania.

Sprawdź odpowiedź

(1) Cytozol — glikoliza (2 NADH); (2) matrix mitochondrialna — dekarboksylacja pirogronianu (2 NADH); (3) matrix mitochondrialna — cykl Krebsa (6 NADH z 2 obrotów). FADH₂ też powstaje w matrix (cykl Krebsa, 2 FADH₂), ale to FADH₂, nie NADH.

2. „Rośliny oddychają w nocy, a fotosyntetyzują w dzień." Oceń to twierdzenie.

Sprawdź odpowiedź

Twierdzenie jest częściowo fałszywe. Rośliny oddychają tlenowo całą dobę — metabolizm komórkowy nie śpi. W dzień fotosynteza produkuje więcej O₂ niż zużywa oddychanie — obserwujemy „wydzielanie O₂". W nocy tylko oddychanie — zużywanie O₂. Twierdzenie prawdziwe tylko w sensie, że fotosynteza zachodzi w dzień (bo wymaga fotonów) i jest intensywniejsza niż oddychanie.

3. Skąd pochodzi CO₂ wydzielany przez człowieka?

Sprawdź odpowiedź

Z dekarboksylacji pirogronianu (2 CO₂ z 1 glukozy) i cyklu Krebsa (4 CO₂ z 1 glukozy). Łącznie 6 CO₂ z każdej cząsteczki glukozy (C₆ → 6 CO₂). Węgiel pochodzi bezpośrednio z utlenianego paliwa (glukozy, tłuszczów, aminokwasów).

4. Wyjaśnij, dlaczego inhibitor kompleksu I łańcucha oddechowego (np. rotenon) spowalnia całe oddychanie tlenowe.

Sprawdź odpowiedź

Kompleks I akceptuje elektrony z NADH. Jego zahamowanie powoduje akumulację NADH i niedobór NAD⁺. Bez NAD⁺ zatrzymuje się cykl Krebsa i dekarboksylacja pirogronianu. Glikoliza jeszcze chwilę działa, ale jej wydajność bez dalszego utleniania pirogronianu spada do 2 ATP netto. Łańcuch oddechowy generuje ~26–28 ATP z ~30–32 ATP całego oddychania — jego blokada to katastrofa.

5. Porównaj funkcjonalnie ATP-syntazę mitochondrialną i chloroplastową.

Sprawdź odpowiedź

Obie: katalizują syntezę ATP z ADP + Pᵢ, napędzane przepływem H⁺ przez gradient (chemiosmoza). Różnice: (1) lokalizacja — mitochondrialna na wewnętrznej błonie mitochondrialnej, chloroplastowa na błonie tylakoidowej; (2) topologia gradientu — w mitochondriach H⁺ z przestrzeni międzybłonowej do matrix; w chloroplastach H⁺ z wnętrza tylakoidu do stromy; (3) gradient budowany przez — łańcuch oddechowy (mitochondria) vs transport elektronów fotosyntetyczny (chloroplasty). Mechanizm rotacyjny ATP-syntazy jest ewolucyjnie homologiczny.