Ćelijsko d isanje

1. Ćelija je osnovna jedinica građe i funkcije svih živih bića. Da bi obavljale određenu funkciju ćelijama je neophodna energija. Energiju dobijaju razlaganjem organskih materija (ugljeni hidrati, lipidi, proteini). Glukoza se razlaže u procesu koji se zove: Ćelijsko disanje Cellular respiration

2. Ljudi i životinje (heterotrofi) energiju dobijaju razgradnjom organskih materija koje su u organizam uneli hranom. Ursus americanus Američki crni medved omnivor (svaštojed)

3. Biljke su autotrofni organizmi, one same sebi stvaraju hranu fotosintezom. Abies alba, jelka

4. CO2 O2 GLUKOZA FRUKTOZAC6H12O6C6H12O6 + SAHAROZA CELULOZA I SKROB H2O FOTOSINTEZA GLUKOZA

5. Rezervne materije u biljkama su: ugljeni hidrati, lipidi, proteini. Rezervne materije se skladište u metamorfoziranim korenovimaistablima, plodovima i semenima. lipidi SKROB Krtola krompira je primer metamorfoziranog podzemnog stabla. metamorfoziran = izmenjen Kikiriki ima dosta lipida i proteina. Biljka šargarepa ima metamorfoziran koren

6. GLUKOZA GLUKOZA GLUKOZA GLUKOZA GLUKOZA GLUKOZA U ćelijskom disanju se razgrađuje glukoza a da bi počela razgradnja glukoze prvo mora da se u ćelijama razloži skrob. To se dešava tako što se raskidaju veze između molekula glukoze u skrobu. SKROB ĆELIJSKO DISANJE Skrob i celuloza su biljni polisaharidi izgrađeni od velikog broja molekula monosaharida glukoze. Skrob je rezervni polisaharid a celuloza je gradivni polisaharid- ulazi u građu ćelijskog zida biljne ćelije i zato se ne može koristiti za disanje.

7. C6H12O6+ 6O26CO2+6H2O + ENERGIJA Ćelijsko disanje Kako se dobija energija razgradnjom ugljenih hidrata? Jednačina disanja: Glukoza se oksiduje, kiseonik se redukuje. ENERGIJA = ATP kompletan tekst: udžbenik, strana 198

8. Prva faza razgradnje šećera- GLIKOLIZA kod anaerobnih i aerobnih organizama. Za odvijanje glikolize nije potrebno prisustvo kiseonika. Odvija se u citoplazmi ćelija. Od jednog molekula glukoza nastaju dva molekula pirogrožđane kiseline (PGK), dva molekula ATP-a i 2NADH. 2NADH C6H12O62C3H4O3+ 2ATP pirogrožđana kiselina Iz ove jednačine se vidi da u prvoj fazi razgradnje šećera ne nastaje CO2. Ugljendioksid nastaje u sledećoj fazi koja se odvija u mitohondrijama.

9. Druga faza razgradnje šećera (aerobno disanje) kod aerobnih organizama, u prisustvu kiseonika, odvija se u mitohondrijama. Mitohondrije su ćelijske organele u kojima nastaje ATP koji obezbeđuje energiju za rad ćelija. PGK PGK

10. Druga faza razgradnje šećera počinje povezivanjem pirogrožđane kiseline i koenzima A. PGK nastala u glikolizi ulazi u mitohondriju i u unutrašnjoj membrani mitohondrije se povezuje sa koenzimom A, nastaje acetil-koenzim A. Nastaje jedan molekul CO2. NADH PGK + CoA acetil-CoA CO2 NADH odlazi u respiratorni lanac koji se odvija u unutrašnjoj membrani mithondrije. Energija NADH-a će se utrošiti za sintezu ATP-a.

11. + NAD Krebsov ciklus MITOHONDRIJA PGK 3C Acetil-koenzim A prelazi u matriks mitohondrije gde se uključuje u Krebsov ciklus tako što se spaja sa oksalsirćetnom kiselinom, nastaje limunska kiselina, zatim se odvija niz reakcija i na kraju se regeneriše oksalsirćetna kiselina koja se spaja sa sledećim acetil-CoA....i tako u krug...cikličan proces. + PGK koenzim A (CoA) CO2 NADH acetil -koenzim A 2C oksalsirćetna kiselina Po jednom molekulu PGK u Krebsovom ciklusu nastaju: 2CO2 1ATP 3NADH 1FADH2 Kako postoje 2 molekula PGK, sve se duplira. limunska kiselina Krebsov ciklus 3NADH FADH2 NAD i FAD su koenzimi CITOPLAZMA 2CO2 ATP

12. Oksidativna fosforilacija RESPIRATORNI LANAC - TRANSPORT ELEKTRONA kod aerobnih organizama, odvija se u unutrašnjoj membrani mitohondrija. NADH i FADH2 se oksiduju. Nastaje ATP.Nastaje 6 molekula vode. udžbenik, strana 201 Kiseonik se spaja sa atomima vodonika i nastaje voda. Svi znamo da bez kiseonika nema života. Ali, zašto? Šta to radi kiseonik u našim organizmima pa umiremo ako ga nema? Ako nema kiseonika, nema ko da primi elektrone na kraju respiratornog lanca i ceo proces se blokira. Prekida se sinteza ATP-a, ćelije ostaju bez energije i ”umiru”. To dovodi do smrti organizma.

13. C6H12O6+ 6O26CO2+6H2O + ENERGIJA U aerobnom ćelijskom disanju od jednog molekula glukoze nastaje: ATP Glikoliza: 2 ATP + 2NADH (6ATP) PGK - acetilCoA: 2NADH (6ATP) Krebsov ciklus: 2 ATP + 6NADH (18ATP) +2FADH2 (4ATP) Respiratorni lanac: 34 ATP Total: 38 ATP Ugljendioksid Glikoliza PGK-acetilCoA : 2CO2 Krebsov ciklus: 4CO2 Voda Glikoliza Krebsov ciklus Respiratorni lanac: 6H2O Nekada od dva NADH nastala glikolizom nastanu 4 ATP pa je tada ukupan zbir na kraju 36. Za razliku od ostalih NADH koji nastaju u mitohondriji, ovi NADH molekuli moraju da prođu kroz spoljašnju membranu mitohondrije i tu mogu da se “izgube” dva molekula ATP-a. Zavisno od načina na koji su NADH molekuli ušli u mitohondriju nastaje 4 ili 6 ATP. 1NADH = 3ATP 1FADH2 = 2ATP

14. Electron shuttles span membrane MITOCHONDRION CYTOSOL 2 NADH or 2 FADH2 2 FADH2 2 NADH 2 NADH 6 NADH Glycolysis Oxidative phosphorylation: electron transport and chemiosmosis Citric acid cycle 2 Acetyl CoA 2 Pyruvate Glucose + 2 ATP + 2 ATP + about 32 or 34 ATP by oxidative phosphorylation, depending on which shuttle transports electrons from NADH in cytosol by substrate-level phosphorylation by substrate-level phosphorylation About 36 or 38 ATP Maximum per glucose: Figure 9.16 Od ovog dela ovde zavisi koliki će biti totalni zbir na kraju.

15. ATP + H2O   ADP + Pi+ E ADP + H2O    AMP + Pi+ E AMP + H2Oadenozin + Pi P P P P P P hidroliza ATP-a adenozin adenozin Veze između fosfatnih grupa su bogate energijom koja se oslobađa kada se te veze raskinu. fosforilacija adenozin difosfat (ADP) + E + ADENOZIN TRIFOSFAT (ATP) tri fosfatne grupe adenin+ riboza = adenozin

16. Light energy ECOSYSTEM Photosynthesisin chloroplasts Organicmolecules CO2 + H2O + O2 Cellular respirationin mitochondria ATP powers most cellular work Heatenergy Figure 9.2

17. Šta se dešava kod anaerobnih organizama nakon glikolize?

18. Anaerobno disanje bez prisustva kiseonika, kod anaerobnih organizama - neke bakterije i gljive (kvasac). Kod ovih organizama se nakon glikolize pirogrožđana kiselina razlaže vrenjem. Vrenjem nastaje mala količina ATP-a, samo 2 molekula. Postoje dva tipa vrenja: PGK Alkoholno vrenje ili fermentacija podrazumeva razlaganje ugljenih hidrata, monosaharida, na alkohol i ugljendioksid. Odvija se u anaerobnim uslovima. Alkoholno vrenje se koristi u proizvodnji vina, rakije i piva. U proizvodnji vina se koriste kvasci (gljive) i bakterije. Saccharomyces vini - kvasac, proizvodnja vina Saccharomyces cerevisiae - pekarski kvasac alkoholno vrenje mlečnokiselinsko vrenje CO2 etanol C2H5OH mlečna kiselina C3H6O3 C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 Mlečno vrenje predstavlja biohemijski proces razlaganja ugljenih hidrata u kome je glavni proizvod mlečna kiselina u čijem se prisustvu vrši grušanje (koagulacija) proteina. Kiselo mleko i jogurt su proizvodi vrenja mlečnog šećera laktoze, tj. njenog prelaženja u mlečnu kiselinu. To vrše bakterije Streptococcus lactis i Bacterium bulgaricum i još neke... Dešava se i u mišićnim ćelijama u manjku kiseonika.

19. Glucose CYTOSOL Pyruvate No O2 present Fermentation O2 present Cellular respiration MITOCHONDRION Ethanol or lactate Acetyl CoA Citric acid cycle Figure 9.18

20. Hans Krebs (1900 -1981) rođen u Nemačkoj, završio je medicinski fakultet, doktorirao u 25-oj godini. 1933 mu je zabranjeno da se bavi medicinom (jer je bio Jevrejin) i emigrira u Englesku, dobija posao na univerzitetu. 1937 objavljuje rad u kojem je objasnio šta se dešava razlaganjem glukoze, tačnije, šta se dešava nakon nastanka acetil koenzima A. Ciklus limunske kiseline (ciklus trikarbonskih kiselina) je po njemu nazvan Krebsov ciklus. Za svoj rad dobio je Nobelovu nagradu 1953g. prof.Sonja Kovačević