--> Archiwum Forum
Rezort [ Naznaczony ]
Biologia,małe pytanie
Dlaczego oddychanie tlenowe jest korzystniejsze dla naszego organizmu ?
od beztlenowego
Volk [ Legend ]
Korzystniejsze od czego?
Lethos [ Cyborg ]
bo tylko żule oddychają beztlenowo, bo ma to związek z alkoholem.
a tak na serio to oddychanie tlenowe dostarcza dużo więcej energii niż beztlenowe.
Mortan [ ]
bo daje energie
Volk [ Legend ]
Oddychanie beztlenowe, jako mało wydajne, jest wystarczające tylko dla małych, wolno metabolizujących organizmów. Pozostałe muszą pozyskiwać energię w najbardziej wydajny sposób, czyli przez oddychanie tlenowe.
Mortan, beztlenowe tez daje.
Mortan [ ]
oj dobra to byl skrot myslowy, wiec jest wydajniejsze energetycfznie zebys sie nie czepial ;P
Jaworczyk96 [ Generaďż˝ ]
Tlen daje więcej energii
Beztlenowe też daje ale mniej
Konrad312 [ Centurion ]
Od beztlenowego masz zakwasy :P
OlaFunfel [ Legionista ]
W oddychaniu tlenowym otrzymyjesz więcej energii, nie jest ono szkodliwe dla organizmu.
Podczas oddychania beztlenowego wytwarzany jest kwas mlekowy, który szkodzi naszym mięsniom, powstaja tzw. zakwasy. Oprócz tego oddychanie to daje mniej energii, organizm korzysta z tego sposobu produkcji energii tylko w ekstremalnych warunkach.
Hishyayo Mikito [ Pretorianin ]
Im więcej tlenu tym szybszy proces spalania, czyli produkowania energii dla naszych mięśni.
Minas Morgul [ Adenosine triphosphate ]
OlaFunfel - ale wiedz, że gdyby nie ta fermentacja, to padlibyśmy dość szybko ;).
Hishyayo Makito - niezupełnie tak ;) To wcale nie jest takie wprost proporcjonalne, ponieważ wcześniej jest masa różnorakich etapów limitacji, które nie zależą od tlenu.
Rezort -> Oddychanie tlenowe jest znacznie korzystniejsze dla dużych organizmów, ponieważ mają one bardziej zaawansowany metabolizm, który wymaga solidnego zaopatrywania w energię.
Odpowiedź dla Twojej nauczycielki powinna być taka, że oddychanie tlenowe daje znacznie więcej energii, niż beztlenowe, wraz ze swoją endogenną odmianą - fermentacją. Uważam, że rzeczy powypisywane w wikipedii mogą wprowadzić czytelnika w błąd, ponieważ rzadko kto zwraca uwagę na podstawową różnicę między fermentacją, a innymi rodzajami oddychania beztlenowego.
Wyobraź sobie, że w ogromnej ilości składasz się z węgla. Jedząc, nie tylko dostarczasz sobie mikroelementów, pierwiastków, witamin, wody, ale przede wszystkim energię. Napiszę w tym wątku co nie co o metabolizmie, bo z tego, co pamiętam, w szkole miałem o nim powiedziane dość niewiele. Ci, którzy znali się na tym, śmiali się, ci którzy nie umieli, nie nauczyli się.
Jesteś czymś w rodzaju pieca, do którego ładujesz węgiel, żeby ogień hulał na całego.
Węgla tego (i to dosłownie) - dostarczasz sobie np. w postaci węglowodanów, białek, tłuszczów.
Podpalając węgiel, kartkę papieru, cokolwiek, spalanie w tlenie zachodzi z tak ogromną szybkością, że pojawia się ogień.
Ty się nie palisz, mam nadzieję.
W Twoim organizmie sumarycznie zachodzi taka sama reakcja - spalenie kromki chleba.
To, co jednak odróżnia Cię od zapałki, to metabolizm. Jest to skomplikowana sieć zależności, która robi wszystko, aby bułka w Tobie się nie spaliła, a energia z niej wykorzystana, została jak najlepiej spożytkowana i zmagazynowana.
W przypadku podpalenia kartki, jedynym objawem jest ogień. W przypadku spalenia batonika w Twoim organizmie, efektem jest ciepło, które jest raczej dodatkowym efektem, oraz zmagazynowanie energii w związku, zwanym ATP. Jest to adenozynotrifosforan i można powiedzieć, że jest to nośnik energii. Wyobraź sobie teraz, że ATP uwalnia się praktycznie za każdym razem, gdy coś zostaje rozłożone - np. glukoza w batoniku. Natomiast jest ono zużywane za każdym razem, gdy budujesz coś nowego - np. gdy masz spory niedobór cukrów, organizm może sam zacząć je budować, ale potrzebuje na to energii - energii pochodzącej z ATP.
Jak taki ATP jest "zużywany"?
Ano tak, że składając się z pewnego organicznego związku + 3 reszt fosforanowych, jedna (zwykle) z tych reszt odpada. Rozpad tego niezwykle energetycznego wiązania, pozwala na wydzielenie sporej ilości energii, która potrafi zasilić niekorzystną energetycznie reakcję w Twoim organizmie.
Żebyś zrozumiał dokładny sens, dlaczego oddychanie tlenowe jest lepsze od beztlenowego, muszę niestety wprowadzić jeszcze jeden brzydki skrót - NAD+ (nie zamęczaj się nazwą i broń Boże się jej nie ucz, dla ciekawskich - jest to dinukleotyd nikotynamido-adeninowy). Co on takiego robi? Spalanie jest utlenianiem. Za każdym razem, gdy mówisz o utlenianiu w procesach biologicznych, mówisz w pewnej ogólności o odczepieniu się protonu i elektronu (w praktyce oznacza to odczepienie wodoru od jakiejś substancji - np. glukozy). Tak więc mamy pewną ilość tego NAD+ i za każdym razem, jak zachodzi utlenianie, wodorek przyłącza się do NAD+, tworząc NADH. Dodatkowo uwalnia się energia, magazynowana w ATP. Ok?
Tak więc zacznijmy:
Podstawowym paliwem naszego metabolizmu jest glukoza. Jest to cukier sześciowęglowy. W cytoplazmie podlega ona procesowi zwanemu glikolizie. Jest to bardzo silnie kontrolowany rozpad owej glukozy na dwie trzywęglowe cząsteczki pirogronianu. Jednocześnie w tej glikolizie wydzielają się dwie cząsteczki ATP, a więc mamy już nieco energii, ale jest to dość mało.
I tutaj coś ogromnie ważnego!
W przypadku fermentacji, na tym sprawa się kończy. A więc, gdy nasze mięśnie nie nadążają i brakuje im tlenu, albo np. mamy jakieś drożdże, które robią nam winko, mogą tylko fermentować.
Fermentacja kończy się na glikolizie. Powstaje więc niewiele ATP (energii). I tu ciekawostka... dlaczego powstaje przy tym alkohol?
Jeśli uważnie czytałeś, to co pisałem, w glikolizie zużywane jest NAD+ do łapania wodorków i powstaje NADH. Organizm cały czas potrzebuje ATP, ale NAD+ nie jest nieskończoność i szybko się kończy. Organizm ratuje się więc tak, że odnawia sobie NAD+, oddając wodorki na jakiś organiczny związek. W tym wypadku uwodorowany (czyli zredukowany) jest tu owy pirogronian, do którego wcześniej rozpadła się glukoza, a NADH traci wodorek i znów staje się NAD+ (reutlenienie NADH - co więcej, przy reutlenieniu NADH, powstają dwie cząsteczki ATP). W ten sposób znowu NAD+ może łapać sobie wodorki, powstaje ATP i wszyscy są szczęśliwi.
Na tym skończyła się fermentacja... ale na tym nie kończy się oddychanie tlenowe!
W oddychaniu tlenowym pirogronian nie jest zamiatany do alkoholu, tylko podlega kolejnym, niezwykle wydajnym przemianom.
Wszystko, o czym rozmawialiśmy do tej pory, działo się w cytoplazmie. Wszystko, co będzie się działo dalej, będzie miało miejsce w mitochondriach, które są organellami komórkowymi służącymi nam jak generatory energii.
Pirogronian, po pewnych bardzo skomplikowanych przemianach, nad którymi nie będę się rozwodził, przechodzi do tak zwanego Cyklu Krebsa. Nie będę Ci nim zaprzątał głowy, ale powstają w nim dwie cząsteczki dwutlenku węgla (popatrz, to już praktycznie jak przy spalaniu czegoś przy pomocy zapałek), 3 cząsteczki NADH, 2 cząsteczki FADH2 (coś podobnego do NADH, ale reutlenienie FADH2 daje 3 cząsteczki ATP, a nie dwie).
Okej, w tym cyklu krebsa powstaje jeszcze wiele różnych rzeczy o mało ciekawych nazwach. Ważne, żebyś pamiętał, że pirogronian z glikolizy ma pewien swój specjalny cykl, który go obrabia i "spala dalej". Olewamy go.
Skupmy się teraz na tym, dlaczego do oddychania tlenowego potrzebny jest tlen?
Co by się stało, gdyby go nie było?
Otóż słuchaj. Zaszła glikoliza - dostaliśmy trochę ATP, zaszedł cykl Krebsa - tutaj dostaliśmy niewiele, ale bez obaw. W cyklu tym powstają spore ilości FADH2 i NADH. Co się z nimi dzieje?
Elektrony są łapane i przenoszone na tak zwany "łańcuch oddechowy" przez specjalne białka, a protony wypompowywane na zewnątrz. Elektrony są przenoszone na tlen, który zmienia się w wodę (redukuje się).
A protony?
Tu jest rzecz najciekawsza. Na zewnątrz błony jest ogromna ilość protonów, których energia jest ogromna. Tylko czekają, żeby wleźć do środka.
I tak się dzieje tutaj, protony znajdują jedyne miejsce, które wpuszcza je do środka - F0-F1 ATP-azę. (takie białko błonowe). Protony biegnąc przez nią, wprawiają ją w ruch (niedosłownie), jak chomik kółko do biegania. Tylko, że efektem biegu chomika jest ruch kółka. Tutaj, efektem jest powstawanie ATP... OGROMNYCH ILOŚCI ATP.
Tak więc podsumujmy - glukoza zostaje spalona w glikolizie, ale tu dostajemy niewiele energii.
W cyklu krebsa może nie dostajemy ogromnych ilości energii, ale to, co pozostało z glukozy jest obrabiane przez specjalne enzymy i powstają przy tym spore ilości NADH i FADH2, które są skarbnicą energii dla naszego organizmu.
Z nich, elektrony przenoszone są na tlen z jednoczesnym wypompowaniem protonów na zewnątrz, które są tak napalone, że chcą wrócić, a mogą to zrobić przez tylko jedno białko - F0-F1 ATP-azę.
Teraz oddychanie beztlenowe
Wyobraź sobie, że tlen tak naprawdę jest ogromną trucizną! Całe lata ewolucji pracowaliśmy nad tym, aby nas nie zabił. Wykształciliśmy enzymy, które pozbywają się tak zwanych reaktywnych form tlenów i to utrzymuje nas przy życiu.
Cóż, niektórzy nie mają takiego szczęścia - bakterie. One muszą sobie jakoś inaczej radzić w zdobywaniu energii.
Nie wszystkie fermentują, a więc nie wszystkie przekształcają cukier do alkoholu, przy jednoczesnym reutlenieniu NADH.
Nie mogą używać tlenu, nie redukują go więc do wody... a więc jak sobie radzą?
Po prostu używają czegoś innego, np. jonów azotanowych, które redukują do amoniaku, czy też żelaza III, które redukują do np. żelaza II.
Dlaczego to jest takie badziewne w porównaniu do oddychania tlenowego?
Otóż para Tlen/Woda ma bardzo duży potencjał redukcyjny 0,82. Z kolei Para NADH/NAD+ ma potencjał -0,32. Elektrony płyną z miejsc o niskim potencjale do miejsc o potencjale wysokim.
Jeśli to jest dla Ciebie trudne, to się nie przejmuj, użyjemy analogii:
Wyobraź sobie nawiedzoną sektę, która wspina się po ogromnym wieżowcu. Wchodzi na dach, guru następnie daje znak do skoku i sekta robi plask na betonie.
W naszym przypadku, elektrony startują z pozycji równej -0,32 i wspinają się na wielki wieżowiec, aż do 0,82.
Teraz porównamy to z czymś innym, np. parą Fe3+/Fe2+... tutaj wieżowiec jest niższy = około 0,77 (wielkość wieżowca mierzymy w Voltach).
Widzisz już, na czym polega różnica?
Najwyższym wieżowcem na świecie jest para Tlen/Woda, dlatego spadając z tego wieżowca, jest ogromne, głośne PLASK (czyli w naszym przypadku, otrzymanie większej ilości energii).
W przypadku niższych wieżowców, PLASK już nie jest takie spektakularne, zwłaszcza, że nasi sekciarze (nie wiem, co mi akurat przyszło z tą analogią) skaczą z niższej wysokości, energia jest niższa.
Pamiętaj też, że warto odróżniać pewne rzeczy.
Oddychanie tlenowe omówiliśmy.
Często jednak utożsamia się oddychanie tlenowe z Fermentacją. Otóż tak nie jest.
Fermentacja, jak już omówiliśmy, polega na zredukowaniu pirogronianu (po odpowiednim przekształceniu chemicznym) do etanolu, ale podstawowa sprawa to to, że ten pirogronian POWSTAŁ W KOMÓRCE I NIE BYŁ ZNIKĄD POBIERANY!!!
W przypadku oddychania, zarówno tlenowego, jak i beztlenowego, pobieramy coś z zewnątrz. W naszym wypadku jest to tlen, w wypadku innych organizmów są to jakieś inne związki, które są następnie redukowane.
Dlatego fermentacja to proces endogenny, a oddychanie wymaga egzogennego akceptora elektronów.
Nie wiem, czy to przeczytałeś. Nie musisz prawdopodobnie pamiętać nawet części z tego, ale jeśli nawet załapiesz jakiś fragment idei, to będę ucieszony :)
OlaFunfel [ Legionista ]
Minas Morgul-> ja wcale nie mówię, że oddychanie beztlenowe jeste jakoś szczególnie złe. Jest po prostu mniej dobre dla organizmu niż tlenowe, a jego skutkiem ubocznym jest ten nieszczęsny kwas mlekowy ;D
Minas Morgul [ Adenosine triphosphate ]
Fakt, za przyjemne to to nie jest:)
OlaFunfel [ Legionista ]
Minas Morgul--> ja dokładnie nie wiem :-) raczej dysponuje suchą wiedzą z książek, ale jestem pod wrażeniem twojej wiedzy na ten temat :D
Minas Morgul [ Adenosine triphosphate ]
Ja też mam głównie podręcznikową wiedzę + kilka ciekawostek :] Miałem się kiedyś zajmować metabolizmem, ale padło na genetykę.
OlaFunfel [ Legionista ]
Minas Morgul--> nie wiem czy to jest zgodne z zasadami forum, ale chcę Cię zapytać, czy Ty może studiujesz biologię?? czy to tylko hobby?
Megera_ [ Konsul ]
Minas, mam nadzieję, że będziesz kiedyś wykładał biochemię. Polecam UP Wrocław pod tym względem. ;)
Minas Morgul [ Adenosine triphosphate ]
Megera_ -> Lubię biochemię, fajnie się ją tłumaczy :). Jedyny jej szkopuł to to, że końcem końców, trzeba poznać trochę wzorów strukturalnych, a jak miałem się okazję przekonać, niektórzy studenci trochę tego nie lubią i męczą się biedaki z tą biochemią kilka semestrów. Pamięć się tu niestety przydaje...
OlaFunfel -> Studiuję. Klasyczną biologią jednak za bardzo się nie zajmuję. Głównie interesuje mnie to, czego nie widać :]
Megera_ [ Konsul ]
Minas, skoro już podjąłeś decyzję, że genetyka, to... trudno. ;) Ale może jakiś biochemiczny podręcznik tak "na boku" chociaż? Masz talent do tłumaczenia. Co prawda wątpię, by sam autor był zainteresowany ATP (a już na pewno nie jest zainteresowany NAD+, mimo że nazwa fajna ;)), bo generalnie do pracy domowej wystarczy mu jedno zdanie, ale dla kogoś kto mocno siedzi (czy też zmuszony jest siedzieć) w temacie to świetna metoda nauki. Wyłożyłeś temat krótko, prostym i zrozumiałym językiem - aż żałuję, że biochemia już za mną i że nie mogłam tego posta przeczytać wcześniej, kiedy męczyłam się z ogarnięciem wykładów, Stryera i Harpera - to strasznie czasochłonne.
Anyway, gratuluję talentu i pasji (a po trosze zazdroszczę), jak będziesz coś publikował kiedyś, to pod tytułami, imieniem i nazwiskiem dopisz "Minas Morgul", będę wiedziała, że warto przeczytać. ;))
Ogon. [ Uzależniony od Marysi ]
Mimo iż biologią się nigdy zbytnio nie interesowałem, to czytać takie posty to czysta przyjemność...i prawie wszystko zrozumiałem :)
...a jeśli nie podręcznik to chociaż zbierz te wszystkie porady jakie udzieliłeś kiedykolwiek na forach i wydaj jakiś skrypt ;P
tmk13 [ Konsul ]
Minas Morgul - moglbys podac maila? akurat mam kilka pytan do biochemika:)