Черты сходства и различия между гликолизом и клеточным дыханием: Назовите черты сходства и различия между гликолизом и клеточным дыханием

Сравнение аэробного и анаэробного типов дыхания — Природа Мира

Содержание

1. Клеточное дыхание
2. Аэробное дыхание
3. Анаэробное дыхание
4. Отличия
5. Подведение итогов

Из этой статье вы узнаете, в чем заключаются различия между двумя основными типами клеточного дыхания: аэробным и анаэробным. Мы рассмотрим основы каждого типа дыхания, какие организмы их используют и какие продукты они создают.

Клеточное дыхание

Клеточное дыхание – это процесс, при котором организмы расщепляют глюкозу из пищи, чтобы создать пригодную для использования форму энергии, называемую АТФ. Сокращенно от аденозинтрифосфата, АТФ легко переносит энергию по организму. Когда одна из трех фосфатных групп АТФ отрывается, энергия высвобождается для использования всеми клетками. Ясно, что клеточное дыхание – важный процесс, и существует два основных типа клеточного дыхания: аэробное и анаэробное. Давайте рассмотрим и сравним эти процессы.

Аэробное дыхание

Практически все растения, животные, грибы и многие бактерии используют аэробное дыхание

Аэробное дыхание может происходить только в присутствии кислорода. Во время аэробного дыхания реагенты кислород и глюкоза превращаются в продукты диоксид углерода, воду и АТФ.

Эти продукты образуются во время аэробного дыхания в течение трех этапов: гликолиза, цикла лимонной кислоты и окислительного фосфорилирования. Во время гликолиза молекулы глюкозы распадаются на две более мелкие молекулы пирувата. В цикле лимонной кислоты электроны высвобождаются и собираются молекулами акцептора. Во время окислительного фосфорилирования электроны помогают создать градиент концентрации с ионами водорода, которые помогают молекуле, называемой АТФ-синтаза, создавать АТФ.

Большинство эукариотических организмов используют аэробное дыхание. Эукариотические организмы – это организмы, клетки которых содержат ядро ​​и другие мембраносвязанные органеллы. Практически все растения, животные и грибы используют аэробное дыхание, а также некоторые бактерии.

Анаэробное дыхание

Анаэробное дыхание дрожжей используется в процессе приготовления хлеба

Анаэробное дыхание происходит при отсутствии кислорода. Оно состоит из двух этапов. Первым этапом, как и при аэробном дыхании, является гликолиз, который производит АТФ из реагирующей глюкозы. На втором этапе, ферментации, образуется молочная кислота или этанол, в зависимости от типа ферментации. Молочная кислота образуется в результате ферментации молочной кислоты, а этанол – в результате ферментации спирта. Вот почему мы используем дрожжи в производстве хлеба или пива, чтобы создать этанол.

Анаэробное дыхание обычно осуществляется микроорганизмами, такими как бактерии, которые являются прокариотическими и лишены ядра. Бактерии и клетки животных используют молочнокислое брожение. Примером молочнокислого брожения является ощущение жжения в мышцах после пробежки. Это происходит, когда ваши мышечные клетки не получают достаточно кислорода и им приходится дышать анаэробно. Молочная кислота дает вашим мышцам ощущение жжения, а недостаток АТФ заставляет вас чувствовать усталость.

Отличия

Как мы уже говорили, основное различие между аэробным и анаэробным дыханием заключается в том, присутствует ли кислород. Для аэробного дыхания нужен кислород, а для анаэробного – нет. Это присутствие кислорода определяет, какие продукты будут созданы. Во время аэробного дыхания вырабатываются углекислый газ, вода и АТФ. Во время анаэробного дыхания образуются молочная кислота, этанол и АТФ.

При анаэробном дыхании синтезируется только 2 молекулы АТФ, а при аэробном дыхании – 36. Более того, аэробное дыхание имеет тенденцию происходить у эукариотических организмов, клетки которых имеют ядро, тогда как анаэробное дыхание происходит у прокариотических организмов. Однако важно отметить, что животные подвергаются молочнокислой ферментации, которая является анаэробной. Это происходит, когда мышечные клетки не могут получать достаточно кислорода.

Подведение итогов

Клеточное дыхание – это процесс, при котором организмы вырабатывают АТФ из глюкозы. Это происходит в присутствии кислорода во время аэробного дыхания, и без доступа к кислороду во время анаэробного дыхания. Небольшие прокариотические организмы, такие как бактерии, обычно используют анаэробное дыхание для производства 2 молекул АТФ. Более крупные эукариотические организмы обычно используют аэробное дыхание для синтеза 36 молекул АТФ.

Гугломаг

Спрашивай! Не стесняйся!

Задать вопрос

Не все нашли? Используйте поиск по сайту

Search for:

404 Cтраница не найдена

Мы используем файлы cookies для улучшения работы сайта МГТУ и большего удобства его использования. Более подробную информацию об использовании файлов cookies можно найти здесь. Продолжая пользоваться сайтом, вы подтверждаете, что были проинформированы об использовании файлов cookies сайтом ФГБОУ ВО «МГТУ» и согласны с нашими правилами обработки персональных данных.

Размер:

AAA

Изображения Вкл. Выкл.

Обычная версия сайта

К сожалению запрашиваемая страница не найдена.

Но вы можете воспользоваться поиском или картой сайта ниже

Университет Майкопский государственный технологический университет – один из ведущих вузов юга России. История университета Анонсы Объявления Медиа Представителям СМИ Газета «Технолог» О нас пишут Ректорат Структура Филиал Политехнический колледж Медицинский институт Лечебный факультет Педиатрический факультет Фармацевтический факультет Стоматологический факультет Факультет послевузовского профессионального образования Факультеты Кафедры Ученый совет Дополнительное профессиональное образование Бережливый вуз – МГТУ Новости Объявления Лист проблем Лист предложений (Кайдзен) Реализуемые проекты Архив проектов Фабрика процессов Рабочая группа «Бережливый вуз-МГТУ» Вакансии Профсоюз Противодействие терроризму и экстремизму Противодействие коррупции WorldSkills в МГТУ Научная библиотека МГТУ Реквизиты и контакты Управление имущественным комплексом Опрос в целях выявления мнения граждан о качестве условий оказания образовательных услуг Работа МГТУ в условиях предотвращения COVID-19 Документы, регламентирующие образовательную деятельность Система менеджмента качества университета Региональный центр финансовой грамотности Аккредитационно-симуляционный центр Абитуриентам Подача документов онлайн Абитуриенту 2023 Экран приёма 2022 Иностранным абитуриентам Международная деятельность Общие сведения Кафедры Новости Центр международного образования Академическая мобильность и международное сотрудничество Академическая мобильность и фонды Индивидуальная мобильность студентов и аспирантов Как стать участником программ академической мобильности Дни открытых дверей в МГТУ День открытых дверей online Университетские субботы Дни открытых дверей на факультетах Подготовительные курсы Подготовительное отделение Курсы для выпускников СПО Курсы подготовки к сдаче ОГЭ и ЕГЭ Онлайн-курсы для подготовки к экзаменам Подготовка школьников к участию в олимпиадах Малая технологическая академия Профильный класс Социально-экономический профиль Медико-фармацевтический профиль Инженерно-технологический профиль Эколого-биологический профиль Агротехнологический профиль Индивидуальный проект Кружковое движение юных технологов Олимпиады, конкурсы, фестивали Веб-консультации для абитуриентов и их родителей Веб-консультации для абитуриентов Родительский университет Олимпиады для школьников Отборочный этап Заключительный этап Итоги олимпиад Профориентационная работа Стоимость обучения Студентам Студенческая жизнь Стипендии Организация НИРС в МГТУ Студенческое научное общество Студенческие научные мероприятия Конкурсы Академическая мобильность и международное сотрудничество Образовательные программы Расписание занятий Расписание звонков Онлайн-сервисы Социальная поддержка студентов Общежития Трудоустройство обучающихся и выпускников Вакансии Обеспеченность ПО Инклюзивное образование Условия обучения лиц с ограниченными возможностями Доступная среда Ассоциация выпускников МГТУ Перевод из другого вуза Вакантные места для перевода Студенческое пространство Студенческое пространство Запись на мероприятия Отдел по социально-бытовой и воспитательной работе

Наука и инновации Научная инфраструктура Проректор по научной работе и инновационному развитию Научно-технический совет Управление научной деятельностью Управление аспирантуры и докторантуры Точка кипения МГТУ О Точке кипения МГТУ Руководитель и сотрудники Документы Контакты Центр коллективного пользования Центр народной дипломатии и межкультурных коммуникаций Студенческое научное общество Новости Научные издания Научный журнал «Новые технологии» Научный журнал «Вестник МГТУ» Научный журнал «Актуальные вопросы науки и образования» Публикационная активность Конкурсы, гранты Научные направления и результаты научно-исследовательской деятельности Основные научные направления университета Отчет о научно-исследовательской деятельности в университете Результативность научных исследований и разработок МГТУ Финансируемые научно-исследовательские работы Объекты интеллектуальной собственности МГТУ Результативность научной деятельности организаций, подведомственных Минобрнауки России (Анкеты по референтным группам) Студенческое научное общество Инновационная инфраструктура Федеральная инновационная площадка Проблемные научно-исследовательские лаборатории Научно-исследовательская лаборатория «Совершенствование системы управления региональной экономикой» Научно-исследовательская лаборатория проблем развития региональной экономики Научно-исследовательская лаборатория организации и технологии защиты информации Научно-исследовательская лаборатория функциональной диагностики (НИЛФД) лечебного факультета медицинского института ФГБОУ ВПО «МГТУ» Научно-исследовательская лаборатория «Инновационных проектов и нанотехнологий» Научно-техническая и опытно-экспериментальная база Центр коллективного пользования Научная библиотека Экспортный контроль Локальный этический комитет Конференции Международная научно-практическая конференция фундаментальные и прикладные аспекты геологии, геофизики и геоэкологии с использованием современных информационных технологий Международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы науки и образования» VI Международная научно-практическая онлайн-конференция Наука и университеты Международная деятельность Иностранным студентам Международные партнеры Академические обмены, иностранные преподаватели Академическая мобильность и фонды Индивидуальная мобильность студентов и аспирантов Факультет международного образования Новости факультета Информация о факультете Международная деятельность Кафедры Кафедра русского языка как иностранного Кафедра иностранных языков Центр Международного образования Центр обучения русскому языку иностранных граждан Приказы и распоряжения Курсы русского языка Расписание Академическая мобильность Контактная информация Контактная информация факультета международного образования Сведения об образовательной организации Основные сведения Структура и органы управления образовательной организацией Документы Образование Образовательные стандарты и требования Руководство. Педагогический (научно-педагогический) состав Материально-техническое обеспечение и оснащённость образовательного процесса Стипендии и меры поддержки обучающихся Платные образовательные услуги Финансово-хозяйственная деятельность Вакантные места для приёма (перевода) Международное сотрудничество Доступная среда Организация питания в образовательной организации

Гликолиз – Колледж биологии Маунт-Худ 101

Перейти к содержимому

Вы читали, что почти вся энергия, используемая живыми существами, поступает к ним в виде связей сахара, глюкозы. Гликолиз — это первый этап расщепления глюкозы с целью извлечения энергии для клеточного метаболизма. Многие живые организмы осуществляют гликолиз как часть своего метаболизма. Гликолиз происходит в цитоплазме большинства прокариотических и всех эукариотических клеток. Это означает, что хотя мы думаем о митохондриях как о части клетки, где вырабатывается энергия (АТФ), это не на 100% верно — некоторое количество АТФ вырабатывается в цитоплазме! Поскольку прокариотические клетки не имеют митохондрий (или любых других мембраносвязанных органелл), это имеет смысл. Им по-прежнему необходимо генерировать АТФ, так что это должно быть возможно без использования митохондрий.

Гликолиз начинается с молекулы глюкозы (C ₆ H ₁₂ O ₆ ). Различные ферменты используются для расщепления глюкозы на две молекулы пирувата (в основном молекула глюкозы расщепляется пополам). Этот процесс высвобождает небольшое количество энергии.

Гликолиз состоит из двух отдельных фаз. В первой части пути гликолиза энергия используется для внесения корректировок, чтобы шестиуглеродная молекула сахара могла быть равномерно разделена на две трехуглеродные молекулы пирувата. Во второй части гликолиза образуются АТФ и никотинамидадениндинуклеотид (НАДН) ( Рисунок 1).

К продуктам гликолиза относятся:

• 2 молекулы пирувата, 3-углеродная молекула.
• Чистый прирост 2 молекул АТФ (вырабатывается 4 молекулы, но требуется 2, поэтому фактически клетка получает только 2 (рис. 1)).
• 2 молекулы НАДН, переносчика электронов.

Если клетка не может далее катаболизировать молекулы пирувата, она соберет только две молекулы АТФ из одной молекулы глюкозы. Например, зрелые эритроциты млекопитающих способны только к гликолизу, который является для них единственным источником АТФ. Если гликолиз прервать, эти клетки в конечном итоге погибнут.

Гликолиз не требует кислорода и происходит как при аэробном, так и при анаэробном дыхании. Если есть доступный кислород, может происходить аэробное дыхание, и молекулы пирувата, образующиеся в конце гликолиза, будут транспортироваться в митохондрии для участия в цикле лимонной кислоты. Если кислород недоступен, клетка должна осуществлять анаэробное дыхание (ферментацию), поэтому цикл лимонной кислоты и окислительное фосфорилирование не происходят.

Рисунок 1. При гликолизе молекула глюкозы превращается в две молекулы пирувата.

Если не указано иное, изображения на этой странице лицензированы OpenStax в соответствии с CC-BY 4.0.

Текст адаптирован из: OpenStax, Concepts of Biology. OpenStax CNX. 18 мая 2016 г. http://cnx.org/contents/[email protected]

License

Mt Hood Community College Biology 101 Лизы Барти и Кристин Андерсон распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License, если не указано иное.

Поделиться этой книгой

Поделиться в Твиттере

Создание и разрушение: фотосинтез и клеточное дыхание

Опубликовано 02. 12.20 Лаурой Снайдер

Нажмите кнопку воспроизведения, чтобы прослушать аудиоверсию этого сообщения в блоге!

Фотосинтез и клеточное дыхание — два биохимических процесса, которые необходимы для большей части жизни на Земле. Оба эти процесса включают несколько сложных стадий и многие из одних и тех же молекул — кислород (O ₂ ), диоксид углерода (CO ₂ ), воду (H ₂ O), глюкозу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) и аденозинтрифосфат (АТФ).

Сегодня мы кратко рассмотрим основные этапы фотосинтеза и клеточного дыхания. Мы исследуем их сходства и различия, а также обсудим, как они взаимодействуют друг с другом, создавая «энергетический цикл» в живых организмах.

Что такое фотосинтез?

Большинство растений являются автотрофами, то есть они сами производят себе пищу. Фотосинтез — это процесс, который эти растения используют для синтеза молекул сахара из солнечного света, воды и углекислого газа. В процессе фотосинтеза растения выделяют кислород в качестве побочного продукта.

Вот основная химическая формула фотосинтеза: 

6CO ₂ + 6H ₂ O + Солнечный свет → C ₆ H ₁₂ O _{6 0010} + 092 90

Фотосинтез имеет две основные серии реакций, которые могут (но не должны) протекать одновременно: светозависимые реакции и светонезависимые реакции.

Узнайте, как 3D-модели в Visible Biology могут помочь учащимся понять основы фотосинтеза: 

1. Светозависимые реакции

Светозависимые реакции составляют первые несколько стадий фотосинтеза. Эти реакции происходят в тилакоидных мембранах хлоропластов растительных клеток. Целью этой серии реакций является преобразование фотонов или световой энергии (от солнца) в химическую энергию. Во время светозависимых реакций растение поглощает солнечный свет, расщепляет молекулы воды, собирает запасающие энергию молекулы АТФ и НАДФН (восстановленная форма никотинамидадениндинуклеотидфосфата, или НАДФ+) и выделяет кислород в качестве побочного продукта.

Фотосинтез: светозависимые реакции

Цель	Преобразование энергии света в химическую энергию
Местоположение	Хлоропласты — тилакоидные мембраны
Ввод	Солнечный свет, H 2 O, НАДФ+, АДФ
Выход	НАДФН, АТФ, O 2 (отходы)

 

Светозависимые реакции фотосинтеза протекают примерно так. Солнечный свет попадает на молекулу хлорофилла в одной из мембран тилакоидов, возбуждая электрон, который покидает молекулу хлорофилла. Белки-переносчики перемещают этот электрон вдоль тилакоидной мембраны.

Хлорофилл — это пигмент — светоулавливающая молекула, которая поглощает солнечный свет. Хлорофилл можно найти в структурах, называемых тилакоидными мембранами, которые расположены внутри хлоропластов растительной клетки. Видите эти маленькие стопки внутри хлоропластов? Это стопки тилакоидов, называемые гранами (песн. granum).

Мембраны тилакоидов расположены в хлоропластах растительных клеток. Изображение из «Видимой биологии».

Молекула хлорофилла, в данном случае конкретно хлорофилл а, является частью комплекса, называемого фотосистемой II. Когда энергия солнечного света возбуждает электрон в хлорофилле а, достаточный для того, чтобы он ушел и был передан другой молекуле, этот уход оставляет за собой «энергетический вакуум». Этот вакуум достаточно мощный, чтобы фотосистема II расщепила молекулу воды, чтобы восстановить электрон. Люди не могут расщеплять воду в лаборатории так, как это делают растения, поэтому светозависимые реакции фотосинтеза поистине замечательны и уникальны!

Фотосистема II (выделена синим цветом), молекулы воды расщепляются, а электроны движутся к фотосистеме I. Изображение из Visible Biology.

Растения в основном получают воду из почвы. У сосудистых растений ткань, называемая ксилемой, переносит воду от корней к листьям (основному месту фотосинтеза).

Сосудистые ткани располагаются в центре корней двудольных растений. Изображение из «Видимой биологии».

Молекулы воды состоят из двух атомов водорода и одного атома кислорода. После распада молекулы воды ее ионы водорода используются для создания АТФ. Эти ионы водорода помогают ферменту под названием АТФ-синтаза добавить еще одну фосфатную группу к АДФ (аденозиндифосфату).

Атом кислорода из каждой разобранной молекулы воды соединяется с другим, образуя O ₂ (газообразный кислород), который высвобождается в виде отходов через отверстия в листьях, называемые устьицами.

Устьица можно найти на верхней и нижней поверхностях листьев однодольных растений. Изображение из «Видимой биологии».

Электрон, который двигался вдоль тилакоидной мембраны, в конце концов достигает другого хлорофиллсодержащего белкового комплекса, называемого фотосистемой I. В этот момент он объединяет усилия с другим возбужденным электроном. Фермент под названием НАДФ+ использует эти электроны и проходящий ион водорода для создания молекулы-носителя энергии НАДФН.

Фотосистема I выделена синим цветом. Кислород из расщепленных молекул воды выделяется в виде O ₂ . С помощью ионов водорода и электронов АДФ будет преобразован в АДФ и построен НАДФН. Изображение из «Видимой биологии».

После завершения светозависимых реакций энергия солнечного света успешно преобразуется в химическую энергию, которая будет использоваться в следующей серии шагов фотосинтеза — светонезависимых реакциях — для сборки молекул сахара.

2. Светонезависимые реакции (также известные как цикл Кальвина)

Следующая фаза фотосинтеза представляет собой ряд реакций, которые не требуют световой энергии солнца (фотонов). Поэтому их широко называют светонезависимыми реакциями или циклом Кальвина. (Старый термин «темновые» реакции может ввести в заблуждение, поскольку светонезависимые реакции не обязательно должны происходить в отсутствие света или ночью — они просто не подпитываются светом, как светозависимые реакции.)

Фотосинтез: светонезависимые реакции

Цель	Использовать накопленную химическую энергию для «фиксации» CO 2 и создания продукта, который можно преобразовать в глюкозу
Местоположение	Хлоропласты — строма
Ввод	СО 2 , НАДФН, АТФ
Выход	NADP+, ADP, G3P (два G3P можно превратить в C 6 H 12 O 6 )

 

Целью светонезависимых реакций является «фиксация» углерода из углекислого газа в форму, которую можно использовать для создания углеводов (сахаров), таких как глюкоза.

Фермент под названием RuBisCo объединяет молекулу двуокиси углерода с молекулой, называемой рибулозобифосфатом (RuBP), которая содержит пять атомов углерода. В результате образуется 6-углеродный интермедиат (карбоксилированный RuBP), который расщепляется на две 3-углеродные молекулы (3-фосфоглицерат).

С помощью АТФ и НАДФН каждая молекула 3-фосфоглицерата получает атом водорода, превращаясь в глицеральдегид-3-фосфат, или Г3Ф.

Две молекулы G3P используются для получения одной молекулы глюкозы (которая, если вы помните, имеет шесть атомов углерода). Как правило, в одном «экземпляре» цикла Кальвина одновременно используется шесть молекул углекислого газа, а это означает, что производится двенадцать молекул G3P. Два из них используются для производства молекулы глюкозы, а остальные перерабатываются обратно в RuBP, поэтому цикл может продолжаться.

 

Что такое клеточное дыхание?

Люди, как и другие животные, являются гетеротрофами. Мы не можем производить себе пищу с помощью фотосинтеза, поэтому нам приходится есть другие организмы, чтобы получать глюкозу, которая приводит в действие процесс клеточного дыхания в нашем организме. Клеточное дыхание — это процесс, который расщепляет глюкозу и производит АТФ (форма накопленной энергии, которую клетки используют для выполнения основных процессов).

Вот основная химическая формула клеточного дыхания:

C ₆ H ₁₂ O ₆  + 6O ₂ → 6CO ₂ + 6H ₂ O + (приблизительно) О + 903 АТФ 38 АТФ аэробное клеточное дыхание, т. клеточное дыхание, использующее кислород — в расщеплении глюкозы с образованием АТФ участвуют четыре основных этапа: гликолиз, окисление пирувата, цикл лимонной кислоты (цикл Кребса) и окислительное фосфорилирование. У нас есть более подробный пост в блоге, посвященный клеточному дыханию, но мы также кратко рассмотрим каждый этап аэробного клеточного дыхания в следующих разделах.

1. Гликолиз

Первая фаза клеточного дыхания, гликолиз, представляет собой начальный распад глюкозы до пирувата — одна молекула глюкозы дает две молекулы пирувата. Сам по себе гликолиз не генерирует много АТФ. Фактически, две молекулы АТФ необходимы для начала гликолиза. Что действительно важно в гликолизе при аэробном дыхании, так это то, что он обеспечивает материал, необходимый для следующего этапа клеточного дыхания: цикла лимонной кислоты, также известного как цикл Кребса.

Клеточное дыхание: гликолиз

Цель	Расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты (пирувата)
Местоположение	Цитоплазма клетки
Ввод	C 6 H 12 O 6 , СПС
Выход	АТФ, пируват (C 3 H 4 O 3 ), НАДН

 

Результаты гликолиза: 4 молекулы АТФ, 2 молекулы пирувата и 2 НАДН. Изображение из «Видимой биологии».

Примечание. Поскольку для гликолиза не требуется кислород, он также является частью анаэробного клеточного дыхания. Вы можете прочитать больше о метаболизме в отсутствие кислорода в этой главе из OpenStax Biology (2e).

Гликолиз происходит в цитоплазме животных и растительных клеток, тогда как последующие этапы клеточного дыхания происходят в митохондриях.

Цитоплазма содержит цитозоль, желеобразное вещество, заполняющее внутреннюю часть клетки. Изображение из «Видимой биологии».

2. Окисление пирувата

Прежде чем цикл лимонной кислоты может начаться всерьез, молекулы пирувата, образующиеся во время гликолиза, теряют свои карбоксильные группы и соединяются с коферментом А с образованием ацетил-КоА. Молекулы углерода, которые удаляются во время этого процесса, высвобождаются в виде углекислого газа.

 

3. Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса)

Цикл лимонной кислоты происходит дважды на одну молекулу глюкозы, расщепленную на предыдущей стадии — один «виток» цикла лимонной кислоты приходится на каждую молекулу ацетила -СоА.

Во время каждого из этих двух оборотов молекула ацетил-КоА проходит ряд химических реакций. Энергия этих реакций (в виде электронов) захватывается молекулами-«энергоносителями» НАДН и ФАДН ₂ . Также образуются еще две молекулы углекислого газа и еще одна молекула АТФ.

Клеточное дыхание: цикл лимонной кислоты

Цель	Получение энергии от химических реакций, производство небольшого количества АТФ
Местоположение	Митохондрии — матрица
Ввод	2 Ацетил-КоА
Выход	АТФ, НАДН и ФАДН 2 (энергоносители), CO 2 (отходы)

 

Результаты цикла лимонной кислоты: 2 АТФ, 6 НАДН, 2 ФАДН ₂ и 4 СО ₂ (отходы). Изображение из «Видимой биологии».

4. Окислительное фосфорилирование

Окислительное фосфорилирование, включающее электрон-транспортную цепь и хемиосмос, является частью аэробного клеточного дыхания, производящего большую часть АТФ. Цепь переноса электронов использует высокоэнергетические электроны от FADH 9.0009 2 и НАДН для перекачивания ионов водорода (Н+) через внутреннюю мембрану митохондрии во внешнее отделение.

Митохондрии. Метка «мембрана» на этом изображении относится к внешней мембране. Внутренняя мембрана представляет собой желтую структуру, окружающую матрикс. Ознакомьтесь с другими моделями дополненной реальности на сайте Biology Learn.

Благодаря цепи переноса электронов на одной стороне мембраны находится больше положительно заряженных ионов, чем на другой. По мере того как эти ионы возвращаются через мембрану для восстановления равновесия, они проходят через (и «приводят в действие») фермент под названием АТФ-синтаза, который превращает молекулы АДФ в АТФ, добавляя третью фосфатную группу.

Клеточное дыхание: окислительное фосфорилирование

Цель	Используйте накопленную энергию цикла лимонной кислоты для питания АТФ-синтазы и получения АТФ
Местоположение	Митохондрии — внутренняя мембрана
Ввод	Электроны Кислород — конечный акцептор «отработанных» электронов
Выход	Партии АТФ, H 2 O (отходы)

 

Результаты окислительного фосфорилирования. Столько АТФ, а еще немного воды (отходов)! Изображение из «Видимой биологии».

Как связаны фотосинтез и клеточное дыхание?

Когда я думаю о связи между фотосинтезом и клеточным дыханием, я не могу не начать петь в голове «Круг жизни» из «Короля Льва». Почему? Потому что продукты фотосинтеза необходимы для клеточного дыхания, а продукты клеточного дыхания могут быть использованы для питания фотосинтеза.

Если поставить рядом химические формулы этих процессов, то это будет ясно видно:

Фотосинтез: 6CO ₂ + 6H

5 0

05 O + Солнечный свет → C ₆ Н ₁₂ О ₆

5 + 6О

010

Клеточное дыхание: C ₆ Н ₁₂ О ₂

5 + 2 9 0 009

5

6 10

→ 6CO ₂ + 6H ₂ O + (приблизительно) 38* АТФ

*Количество образующихся молекул АТФ может варьироваться. 38 АТФ – теоретический максимальный выход при метаболизме одной молекулы глюкозы.

Пища, которую производят растения (глюкоза), и отходы производства этой пищи (O ₂ ) дают таким животным, как мы, материалы, необходимые нам для осуществления аэробного клеточного дыхания. Мы вдыхаем кислород из воздуха и едим либо растения, либо других животных — в любом случае растения и их восхитительная глюкоза лежат в основе нашей пищевой сети. В свою очередь, люди и другие организмы, осуществляющие аэробное дыхание, выбрасывают продукты жизнедеятельности этого процесса (в основном CO ₂ ) обратно в атмосферу.

Растения осуществляют как фотосинтез, так и клеточное дыхание. Они сами производят себе пищу, а затем расщепляют эти молекулы глюкозы, вырабатывая АТФ для питания своих клеточных процессов.

Забавный факт! Фотосинтез микроорганизмами, называемыми цианобактериями, — это то, что в первую очередь поставляет кислород в атмосферу Земли. Эти организмы впервые произвели кислород между 2,7 и 2,8 миллиарда лет назад, а кислород стал значительной частью атмосферы примерно 2,45 миллиарда лет назад. Это проложило путь к более поздней эволюции таких дышащих кислородом животных, как мы.

Прежде чем мы начнем, вот удобная таблица, сравнивающая фотосинтез и аэробное клеточное дыхание. Удачной учебы!

	Фотосинтез	Клеточное дыхание (аэробное)
Химическое уравнение	6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2	C 6 H 12 O 2 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 О + (приблизительно) 38 АТФ
Ввод	Двуокись углерода, вода, солнечный свет	Глюкоза, кислород
Ступени	1. Светозависимые реакции 2. Светонезависимые реакции (цикл Кальвина)	1. Гликолиз 2. Окисление пирувата 3. Цикл лимонной кислоты 4. Окислительное фосфорилирование
Выход	Глюкоза, кислород	АТФ, углекислый газ, вода
Ассоциированная органелла	Хлоропласты	Митохондрии
Функция для организма	Использование света, воды и углекислого газа для создания пищи для организма в виде сахара (глюкозы)	Использование глюкозы для получения энергии, которую организм может использовать в клеточных процессах (АТФ)

---

Обязательно подпишитесь на  Visible Body  Блог, чтобы узнать больше об анатомии!

Вы инструктор? У нас есть отмеченные наградами 3D-продукты и ресурсы для вашего курса анатомии и физиологии! Узнайте больше здесь.