Filtry

Szanowni Państwo.
Oddychanie beztlenowe jest sposobem uzyskiwania energii biologicznie użytecznej pod postacią ATP przez organizmy:
-stale żyjące w warunkach beztlenowych, dla których tlen z reguły jest toksyczny - tak zwane anaeroby obligatoryjne, do których zaliczamy na przykład niektóre bakterie
-okresowo żyjące w warunkach obniżonej dostępności do tlenu, "przestawiające" swój metabolizm z tlenowego na beztlenowy - anaeroby fakultatywne, do których zaliczamy na przykład drożdże piekarnicze 

Przykładem oddychania komórkowego niewykorzystującego O2 jest fermentacja, do której zaliczamy między innymi fermentację:
-mlekową - przeprowadzaną przez komórki człowieka w warunkach obniżonego dostępu do tlenu, na przykład włókna mięśniowe podczas intensywnego, ale krótkotrwałego wysiłku fizycznego, oraz erytrocyty pozbawione mitochondriów, przez co nie są zdolne do przeprowadzenia reakcji pomostowej, cyklu Krebsa oraz utleniania na łańcuchu oddechowym
-alkoholową - przeprowadzaną na przykład przez drożdże piekarnicze

Fermentacja składa się z dwóch etapów:
-glikolizy, dokładnie tak samo jak w pierwszym etapie oddychania komórkowego tlenowe, podczas której przy wykorzystaniu jednej cząsteczki glukozy komórka ostatecznie otrzymuje dwie cząsteczki ATP, dwie cząsteczki zredukowanego przenośnika elektronów NADH+H+ oraz dwie cząsteczki trójwęglowego kwasu pirogronowego

• Glikoliza jest jedynym etapem fermentacji, podczas którego powstaje ATP. Oznacza to, iż fermentacja jest dalece mniej efektywna niż oddychanie komórkowe tlenowe: z jednej cząsteczki glukozy organizm fermentujący uzyska bowiem raptem 2 ATP, gdy organizm przeprowadzający utlenianie na łańcuchu oddechowym około 36 ATP.

-restytucji NAD+ - w czasie oddychania komórkowego tlenowego komórka wykorzystuje cząsteczki zredukowanego przenośnika elektronów NADH+H+ do NAD+ w czasie utleniania na łańcuchu oddechowym, co zapewnia komórce substrat do syntezy ATP na drodze fosforylacji oksydacyjnej. Oznacza to, iż komórki oddychające tlenowo odtwarzają NAD+ podczas kolejnych etapów oddychania komórkowego tlenowego. Komórka, która nie przeprowadza wspomnianego procesu, zmuszona jest poniekąd w inny sposób utlenić zredukowany przenośnik elektronów, gdyż jego utleniona forma NAD+ jest niezbędna do zajścia glikolizy, podczas której komórka uzyskuje ATP. Produktami ubocznymi tego szlaku reakcji w przypadku fermentacji alkoholowej są CO2 oraz EtOH.

• Zadanie 5. ze zbioru CKE udostępnionego dla maturzystów przystępujących do egzaminu dojrzałości w nowej formule (od 2022 r.) wymagało od ucznia określenia czynników wpływających na intensywność oddychania beztlenowego oraz uzupełnienia schematu ogólnego przebiegu fermentacji alkoholowej.  

*Uwaga konkursowa: Oddychanie beztlenowe z bardziej akademickiego ujęcia nie jest synonimem fermentacji - fermentacja jest rodzajem oddychania niewykorzystującego tlenu jako końcowego akceptora elektronów na łańcuchu oddechowym, na który składa się konkretnie glikoliza oraz restytucja NAD+. Osoby bardziej zainteresowane tematem zapraszam jednakże do indywidualnego kontaktu, gdyż wiedza ta wykracza poza ramy tematów niezbędnych do opanowania przed egzaminem dojrzałości.

Reasumując:
-oddychanie beztlenowe przeprowadzają komórki stale bądź okresowo pozbawione dostępu do tlenu
-przykładem oddychania komórkowego beztlenowego jest fermentacja, między innymi mlekowa bądź alkoholowa
-w czasie fermentacji komórka uzyskuje ATP tylko podczas glikolizy, przez co fermentacja jest mniej efektywna niż oddychanie komórkowe tlenowe
-drugi etap fermentacji - restytucja NAD+ - pozwala podtrzymać ciągłość zachodzenia glikolizy

Z wyrazami szacunku oraz pozdrowieniami
Konrad Majewski