Вопросы и ответы: клеточное дыхание

Каждый день ваши клетки выполняют сложный процесс дыхания. Как много вы знаете об этом важном процессе получения полезной клеточной энергии?

1. Клеточное дыхание является химической противоположностью фотосинтеза. Какова его основная химическая формула?

Ответ: C6H12O6 (глюкоза) + 6 O2 (кислород) -> 6 H2O (вода) + 6 CO2 (углекислый газ)

В эту химическую формулу не включены более 40 ферментов, используемых в клеточном дыхании, или множество АТФ, являющихся конечным продуктом. В процессе фотосинтеза солнечный свет, углекислый газ и вода используются для производства сахаров и кислорода. Клеточное дыхание расщепляет эти сахара.

2. Клеточное дыхание является полностью аэробным, а это означает, что каждая фаза нуждается в кислороде. Так ли это?

Ответ: Ложь

Гликолиз, вводная фаза гликолиза, происходит в цитозоле и не нуждается в кислороде. На этом этапе две молекулы АТФ отдаются для расщепления молекулы глюкозы.

3. Что не является конечным продуктом гликолиза?

Ответ: 2 молекулы углекислого газа

К концу гликолиза АТФ, который расщепил глюкозу, восполняется после образования 4 молекул АТФ, 2 молекул пирувата (пировиноградной кислоты) и 2 молекул НАДН. Чистый прирост АТФ равен 2. НАДН переносит электроны, образовавшиеся в результате распада АТФ, в цепь переноса электронов, которая возникает позже при дыхании.

4. Цикл Кребса происходит в митохондриях клетки. Что лучше всего описывает место цикла Кребса (лимонной кислоты) внутри митохондрий?

Ответ: Митохондриальный матрикс

Строма находится внутри хлоропластов растительных клеток и играет важную роль в процессе фотосинтеза. Митохондриальная мембрана играет важную роль в цепи переноса электронов.

5. Перед циклом Кребса пируват из гликолиза присоединяется к ферменту, который облегчает его расщепление. Выделяется углекислый газ и образуется молекула НАДН. Какое название дано молекуле, которая теперь входит в цикл Кребса?

Ответ: Ацетил-КоА

Ацетилкофермент А связан вместе с образованием лимонной кислоты, что дало этому процессу другое название. На протяжении всего цикла Кребса лимонная кислота непрерывно расщепляется на все более мелкие молекулы. Во время этого процесса образуются углекислый газ АТФ, НАДН и другой переносчик электронов, называемый ФАДН2. Из двух молекул пирувата, попавших в матрицу, образуются 2 АТФ, 2 ФАДН2, 6 углекислого газа и 6 НАДН.

6. Конечным этапом в процессе клеточного дыхания является электрон-транспортная цепь (ЭТЦ). Что лучше всего описывает первый этап в цепи переноса электронов?

Ответ: Заряженные электроны от NADH и FADH2 активируют транспортные белки

Цепь переноса электронов при фотосинтезе включает электроны, возбуждаемые солнечной энергией, но этого не происходит при дыхании. Молекулы, несущие электроны, произведенные в результате гликолиза и цикла Кребса, пропускают свои электроны через ЭТЦ, активируя транспортные белки.

Белки активно транспортируют ионы Н+ через мембрану.

7. Как только достаточное количество ионов H+ будет откачано за пределы мембраны, они стремятся вернуться внутрь мембраны. Как называется это беспорядочное движение частиц из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией?

Ответ: Диффузия

Активный транспорт перекачивает ионы из областей с низкой концентрацией (внутри мембраны) в области с высокой концентрацией (вне мембраны). Электроны, переносимые NADH и FADH2, были необходимы для активного транспорта во время цепи переноса электронов.

8. Когда ионы возвращаются через мембрану, они проходят через фермент, который является центром всего клеточного дыхания. Что это за важный фермент?

Ответ: АТФ-синтаза

Как правило, ферменты оканчиваются на «аза», и их названия отражают их работу. В этом случае АТФ синтезируется при прохождении протонов через фермент.

9. Два атома кислорода входят во внутреннюю митохондриальную матрицу на конце ЭТЦ. Какой конечный продукт они связывают с электронами мембраны и протонами, только что прошедшими через нее?

Ответ: Вода

На каждую молекулу пирувата к концу электрон-транспортной цепи приходится 2 молекулы воды.

Итак, конечный результат дыхания:
1 молекула глюкозы использовалась в гликолизе.
4 атома кислорода использовались в ЭТК и 2 - в цикле Кребса.

В цикле Кребса образовалось 6 молекул углекислого газа.
2 молекулы воды образовались во время гликолиза и 4 – во время ЭТЦ.
35 АТФ были получены из ЭТЦ.

10. Цепь переноса электронов — единственный способ, с помощью которого клетки производят АТФ. Так ли это?

Ответ: Ложь

В процессе ферментации используется модифицированный гликолиз для получения небольшого количества АТФ и побочных продуктов. Фактически, ферментация отвечает за подъем теста после приготовления дрожжей и создание спирта небольшими организмами.