Tip:
Highlight text to annotate it
X
Привіт. Це містер Андерсон і в цьому відео я буду говорити про клітинне
дихання. Іноді студенти плутають дихання - просто вдихання повітря і клітинне
дихання - і вони пов'язані між собою. Клітинне дихання має місце
на рівні клітини, точніше - в мітохондріях. І тому нам потрібен кисень
для цього. Але це в основному починається із їжі і розкладання її в присутності
кисню, щоб зробити АТФ з нього. Що робити, якщо це бактерія? Чи може вона зробити вдих? Ви впевнені,
що так. Їм не потрібно мітохондрії, щоб зробити вдих. Вони можуть фактично використовувати їх зовнішні мембрани для
аеробного дихання. А так в основному, якщо ви бігун, так як Усейн Болт
тут. Коли ви біжите, то ви використовуєте дихання, щоб енергія у формі
АТФ, які дозволяють м'язам рухатися. І так маленький дослід, що я зробив. Я взяв
Всі світові рекорди в даний час , від 100 до 10000. І таким чином, це
Бекеле, хлопець, який володіє 10000-ти метровим рекордом. І те, що я зробив - я зрозумів, їх
темп. Іншими словами, наскільки швидко вони біжуть; це буде в метрах в секунду
100, 200 і аж до 10000 метрів бігу, що трохи більше шести миль.
І ви можете побачити на цьому графіку, що темп швидко зменшується
а потім в значній мірі буде стабілізується. І якщо б ми повинні були йти на марафон,
то, в основному, ми досить ефективно працюємо в певному темпі. Але ми дуже швидко стомлюємося
коли ми біжемо дуже швидко. І тому наступний спосіб думати про те, що є дві речі,
які ми розберемо в цьому відео. А саме - аеробне дихання.
Тож аеробне дихання відбувається при наявності оксигену. Але ми також
(ніби в режимі "турбо") використовуємо анаеробне дихання. Тому, якщо нам справді потрібно
бігти дуже швидко, ми можемо отримати цю додаткову швидкість (що є тут), використовуючи анаеробне дихання.
Але є проблема - якщо ви коли-небудь досягали 400-метрівки, то в організмі накопичується
молочна кислота, що є дуже болючим, і тому ви не можете зберігати саме ЦЕЙ темп.
Наприклад, у моєму класі ми зробили лабораторну, у якій це все відобразилось.
І що ми дослідили - втомлення м'язів. Учеь мав тенісний м'ячик і в одній руці
повинен був стискати його якнайшвидше напротязі 10 секунд, а потім ще 10 секунд,
ще раз 10 секунд. Всередньому це виглядало, як
близько 25 разів за 10 секунд. Але ви бачите, що графік швидко спадає, а потім він
вирівнюється. І ось те ж саме. Це буде аеробне дихання.
А це - анаеробне дихання. І це було забавно бачити обличчя учнів, тому що
коли вони використовують анаеробне дихання, їхня рука набуває залишку молочної кислоти всередині.
Але перш ніж ми туди потрапимо, давайте поговоримо про дихання і для чого воно потрібне.
Це для гетеротрофів. Так як ми гетеротрофи і в основному те, що ми робимо - споживаємо
органічні сполуки у присутності кисню, і перетворюємо ці сполуки до вуглекислого газу
та води. Що ще ми продукуємо? ATФ. Тепер,що у нашому організмі це робить?Тварини,
гриби, бактерії - всі гетеротрофи і вони використовують органічний матеріал щоб виробляти
енергію. На щастя, у нас є автотрофи, як рослини і водорості. А в принципі, що вони роблять
це вони перетворення що двоокис вуглецю і воду назад в органічні речовини.
Єдине, що трохи оманливо, це те, що рослини також розкладають
органічні сполуки і тому вони мають клітинне дихання також. І так всі
мають клітинне дихання. Це те, як ми отримуємо енергію з нашої їжі. Добре. Ось наше рівняння.
І знову, якщо ви знаєте, що фотосинтез - це просто протилежність. Ми
приймаємо глюкозу в присутності кисню, тут глюкоза і ось O2, а потім
Ми розкладаємо їх до вуглекислого газу, води і потім споживаємо
невелику кількість АТФ. А де енергія сидить? Енергія сидить прямо тут, в цьому Гідрогені
на зовнішній стороні глюкози. Дивимось, що відбувається з Гідрогеном. Він буде падати
вниз, і він збирається взяти на кисень, тому що кисень хоче електронів. І так ось
де енергія є звідки. Для чого енергія використовується? Щоб синтезувати АТФ.
І ATФ є маленьке паливо, яке ми використовуємо у всіх наших клітинах. Цей слайд ЗАБАВНИЙ,
на ньому написано: "От влада кисню". Таким чином, цей вогонь походить від кисню, "притягує" електрони
близько до нього. І величезна кількість енергії знаходиться всередині цього тяжіння електронів
по відношенню до кисню. Тепер, якщо ми повинні були б зробити це всередині нашого тіла, ми могли б отримати багато енергії
з нашої їжі, але ми б спалахнули полум'ям також. І так ми робимо це під контролем.
Так само, як коли ми вчили фотосинтез, то вивчали будову хлоропласта.
Коли ви вивчаєте клітинне дихання ви повинні вивчити кілька частин мітохондрій.
Тому в першу чергу ми маємо ці складки на внутрішній поверхні мітохондрій. Це називається кристи.
І в основному те, що ми маємо дві мембрани. Є внутрішня
мембрана (прямо тут) і зовнішня мембрана (прямо тут).
Цей простір всередині називається міжмембранним простором. З однієї версії ми вважаємо,
що мітохондрії походять від бактерії, так як вони розмножуються бінарним поділом.
Вони мають свою власну ДНК. У них є свої рибосоми. Але вони начебто живуть всередині нас,
Не як паразит, а як симбіот. Вони насправді допомагають нам отримувати енергію.
Таким чином, є три етапи у клітинному диханні. Почнемо з першого.
Перший етап - гліколіз. Другий - цикл Кребса.
І третій етап - електронтранспортний ланцюг.
Щодо першого етапу. Мені подобається ця схема, тому що гліколіз зображений за межами мітохондрії.
Отже, це буде не в мітохондрії. Де це буде?
Це буде відбуватися у цитоплазмі клітини всередині твого тіла чи за межами бактерії.
Те, що відбувається під час гліколізу - в основному ми беремо глюкозу, глюкоза
це шість молекул вуглецю, а в гліколізу ми розриваємо її на дві молекули
пірувату. Кожен з них мають три атома вуглецю всередині нього. Таким чином, 2 тривуглицеві молекули,
це те, що відбувається під час гліколізу. Що ми отримуємо? Ми створюємо небагато
АТФ. З однієї молекули глюкози в гліколізі утворються дві молекули АТФ. Інша річ,
що ми робимо це хімічна речовина під назвою НАДФ. Те, що в основному відбувається, передачае
електронів високої енергії в НАДФ і додавання протонів до цього також. Ми розглянемо НАДФ трохи
потім. Давайте прослідкуємо за піруватом. Піруват буде дифундувати в
мітохондрії, а потім утвориться піруватдегідрогеназний комплекс. І в основному
що він збирається зробити,це перетворити три молекули вуглецю в ацетил-КоА.
Це кофермент А. Тому в основному зараз у нас є двокарбоксильна молекуля. яка буде йти
в цикл Кребса. Тепер, так як ми перетворили з трьох атомів вуглецю пірувату в двовуглецевий
ацетил-КоА, ми виділяємо вуглець. І цей вуглець буде виділятися у вигляді
двоокису вуглецю. І тому, коли ви видихаєте, то третина вуглецю, що виходить з вас,
збирається прямо тут, з цього комплексу в матриксі (ми так це називаємо). Я повинен був
сказати це раніше. Це матрикс всередині мітохондрій. Добре, давайте продовжувати спостерігати за
ацетил-КоА. Ця двовуглецевамолекули, куди вона йде далі? Вона йде до циклу Кребса
І так в циклі Кребса ми розбиваємо її далі, і ми збираємося
позбавитися від цих двох атомів вуглецю в ацетил-КоА, і віділити їх у вигляді вуглекислого
газу. Таким чином, ми позбуваємо від вуглекислого газу. Що ще ми виробляємо в циклі Кребса?
Тут можна побачити, що ми виробляємо трохи ATФ, 2 ATФ, але ми також додаємо енергію
ще раз, до НАДФ і ми додаємо енергію, до його друга, ми називаємо його ФАДН2.
Що NADH і FAHD2 мають? У них є ці електрони високої енергії. І вони будуть
нести ці електрони на третьому етапі, який називається електрон-транспортним ланцюгом. Добре. Давайте
перейдемо в електрон-транспортний ланцюг. І вся наша енергія в значній мірі була
в глюкози, в даний час в НАДФ і ФАДРН2. Вони передають свої електрони і ті,
електрони збираються пройти через те, що називається електрон-транспортного ланцюга. В основному вони
переміщуються через ряд білків і енергія цих білків використовується для перекачування протонів.
Протони будуть іони водню, вже за межами цієї внутрішньої мембрани в що
міжмембранному просторі. Отже, тепер ми створили всі ці протони прямо тут.
Що відбувається з електроном? Електрони будуть додаватися до інших протонів і
до оксигену, що ми вдихаємо. І тут утвориться побічний продукт - вода.
Давайте розберемо повільніше, кисень, яким ви дихаєте
рухається сюди, і буде останнім акцептором електронів прямо тут в
матриксі. Ми беремо протони, і що з ними відбувається, вони фактично
протікають через білок - АТФ-синтетаза. Ці протони будуть поєднуватися з електронами
і киснем, що утворить воду, яка буде побічним продуктом цього.
І так, скільки АТФ синтезується? Синтезується близько 32 або 34 AТФ в цьому останньому
кроці. І тому в ланцюзі перенесення електронів ми синтезуємо дуже багато енергії.
І тому варто поглянути на те, як це насправді відбувається. Отже, давайте перейдемо до
транспортного ланцюга. Таким чином, щоб зрозуміти, що ми маємо? У нас є НАДФН, наші друзі
НАДФН і ФАДН2. Що НАДФН і ФАДН2. переносять? Їхні електронів. Ці електрони
будуть рухатися через ланцюг перенесення електронів. Кожного разу, коли вони проходять чере
один з цих білків, це буде перекачувати інший протон, так як це інший компонент
який НАДФН і ФАДН2 приносять. Вони переносять ці іони водню. Так що ми збудемо
перекачувати ці іони тут, і досить скоро, що ви отримуєте багато позитивних
заряду тут, в цьому міжмембранному просторі. Там немає місця для цього. Іншими словами,
кожен НАДФН, що викидається, переміщує ці електрони вниз, і утворюється
багато позитивного заряду в міжмембранному просторі. Тепер, якщо
подивитися, то FADH2 насправді ставить його електрон трохи далі вниз, тому
вони не можуть робити цього у великій кількості, але виштовхування чи трьох чи двох протонів залежить
чи це NADH або FAHD2. Що відбувається з усіма цими протонами тут? Вони не можуть
піти куди завгодно. Вони не можуть виходити за межі мітохондрій, вони не можуть пронкнути в матрикс, але вони
можуть рухатися через "ЦЕ". "Це" називається АТФ-синтаза. Це ім'я цього протона або
білка прямо тут. І в основному це сайт синтезу АТФ. А так в основному
як кожен протон проходить через неї, створюється АТФ
Це працює, як маленький ротор. Кожен раз, коли протон проходить, вона
перемикає його, і це додає фосфат на АДФ, щоб синтезувати ATФ. І саме тому в
електрон-транспортному ланцюзі ми можемо синтезувати АТФ. Там немає нічого особливого.
Замість того, щоб витрачати енергію на "шматки" вогню,
ми випускаємо його в дрібніші шматочки, щоб синтезувати багато АТФ. Добре.
Але є проблема. Що відбудеться, якщо у вас немає кисню, щоб електрон пройшов весь шлях?
Припустимо, немає мітохондрій. Тоді у вас є проблема. Проблема
полягає в наступному. Це нормально приймати глюкозу під час гліколізу і розділити її на дві пирувати,
тому що ви синтезується трохи АТФ. Але проблема в тому, що ви додаєте
ці електрони НАДФ. А так в основному те, що відбувається-це додавання електронів
до *** +, і ми передаємо їх NADH. В основному більше нічого
і не відбувається. І так гліколіз повинен зупинитися. Хоча ми можемо синтезувати
невелику кыльксть АТФ з кожного розпаду глюкози, врешті-решт немає НАДФ і так весь
пПроцес повинен зупинитися. Природа, звичайно, має вирішення цієї проблеми. І перший
називається молочнокисле бродіння. Це відбувається в м'язах. Особливо, якщо ваші
м'язи знаходяться під величезним навантаженням, якщо ти біжиш, або якщо ти затримуєш
дихання протягом тривалого період. А так в основному те, що відбувається:
немає кисню, немає мітохондрій, так що давайте подивимося, що станеться. В принципі твої клітини
віддають глюкозу в гліколіз і розбиваюьб її на дві молекули пірувату. Таким чином, ми
тут, запам'ятай з НАДФ. Але тоді є подальші перетворення. В основному
те, що ви робите - це перетворення пірувату в лактат або молочну кислоту.
Гарна річ те, що він приймає ці електрони, так що ми можемо створити з цього
НАД +, а потім це може бути повторено. В основному відбувається те, що
цей процес з глюкозою відбувається знову і знову, і знову, і знову і знову.
І кожен раз, коли це відбувається знову і знову і знову і знову, в основному синтезкється
2 молекули ATФ кожного разу. І тому, якщо ти коли-небудь швидко біг, то коли ти це робив ти використовував
аеробне дихання, але ти також використовував анаеробного на пікови.
Проблема в тому, що коли в м'язах накопичуєтьс молочна кислота, то
ця кислота є ніби токсичною. Тому її потрібно розщепити, що потребує оксигену.
Якщо ви коли-небудь бачили як спринтер, пробігши чотиристометрівку,
зробив це, то коли в нього беруть інтерв'ю, він "захекується", тому що
повинен дихати, щоб споживати більше кисню і накінець-то позбутися молочної кислоти.
Отже, молочнокисле бродіння буде відбуватися у деяких бактеріях та у м'язових клітинах.
Але ми маємо й інший вихід для цієї бактерії, анаеробна проблема зупинки прямо тут,
що називається спиртове бродіння. Алкогольна ферментація працює
таким же чином. В основному ми розщепимо його на піруват. І тоді ми розщеплюємо далі
в речовину під назвою етиловий спирт. Він приймає електорони
тому він може переробляти НАД+ знову. Різниця лише в тому, що, коли ми синтезували молочну кислоту,
було три молекули вуглецю. Коли відбувається спиртове бродіння, то утворюється
двоокис вуглецю, що відповідно виробляється. І тому, якщо ви взяли дріжджі і поставити їх
в пляшку з купою фруктових соків, в основному, що вони зроблять так це те, що коли вони використають
весь кисень, то вони будуть перемикатися на спиртове бродіння.Що вони будуть утворювати? Вони синтезуватимуть
етиловий спирт. Це просто, як ми робимо вино. І там теж утворюється
диоксиду вуглецю, який ми міг би виділятися або використовуватися для виготовлення пива, це карбонізація, що
знаходимо в пиві. І так знову, клітинне дихання це просто швидкий спосіб
отримувати енергію з глюкози. Ми використовуємо глюкозу в якості прикладу, але ми можемо робити клітинне дихання
практично з будь-яким видом їди. І ми також будемо отримувати енергію. І ми це робимо.
Бактерії роблять це. Рослини це роблять. І я сподіваюся, що це корисно.