Úvod do buněčného dýchání Úvod do buněčného dýchání, glykolýza, Krebsův cyklus a elektron-transportní řetězec.

Podle mého skromného názoru, jednou z nejdůležitějších chemických reakcích, zvláště pro nás, je buněčné dýchání. A myslím si to proto, že takto získáváme energii z toho, co jíme nebo z našich zásob. Pokud budeme přesnější, z glukózy. Na konci dne většina z toho, co jsme snědli, nebo alespoň uhlovodíky, skončí jako glukóza. V příštích videích budu mluvit o tom, jak získáváme energii z tuků a nebo z bílkovin. Ale buněčné dýchání - pojďme od glukózy k energii a dalším vedlejším produktům. Abych byl o něco přesnější, napíšu tady chemickou reakci. Chemický vzorec pro glukózu, 6 uhlíků, 12 vodíků a 6 kyslíků. Tohle je glukóza. Pokud máte jeden mol glukózy - k tomuto molu glukózy ještě navíc tohle je naše glukóza - budeme mít 6 molů molekulárního kyslíku v prostoru kolem buňky - tohle je příklad zjednodušení buněčného dýchání, myslím si, že to oceníte v průběhu několika příštích videí, pro pochopení tohoto mechanismu, jak nejlépe to půjde. Já si ale myslím, že je hezké získat obecný přehled. Pokud máme jeden mol glukózy a 6 molů kyslíku během buněčného dýchání, napíšu to teď bez podrobností, vyberu barvu. Takže tohle je buněčné dýchání, které je, jak uvidíme, celkem složité. Ale to může být i cokoliv jiného, pokud půjdeme do podrobností. Pomocí buněčného dýchání získáváme 6 molů oxidu uhličitého, 6 molekul vody a tohle je nejdůležitější část - získáme energii. Vyprodukujeme energii. A to je energie, kterou využijeme k práci, k ohřátí našich těl, k vytvoření elektrických impulzů v našem mozku. Jakákoliv energie, hlavně v lidském těle, ale nejen v lidském, je získávána tímto mechanismem buněčného dýchání. Když se řekne energie, vzpomeňte, v minulém videu jsem - teda pokud jste viděli předchozí video, pravděpodobně viděli - říkal jsem, že ATP je energetickou měnou pro biologické systémy. Takže si můžete říct, že to vypadá tak, jako by byla energetickou měnou glukóza. A do určité míry jsou obě odpovědi správné. Abychom viděli, jak to do sebe zapadá, buněčné dýchání produkuje energii přímo. Ale tato energie je použita k výrobě ATP. Takže pokud rozeberu tuhle energetickou část buněčného dýchání přímo zde, část bude pouze teplo. Prostě jen zahřeje buňku. A potom je část využita k tvorbě ATP a to je to, co vám poví učebnice, že se vyprodukuje 38 molekul ATP. ATP může být snadněji použito buňkami pro stahování svalů nebo ke generování nervových impulsů nebo k čemukoliv jinému - k růstu nebo dělení nebo k čemukoliv, co buňka potřebuje. Takže říct, že buněčné dýchání produkuje energii není zcela přesné. Je to proces, kdy se zpracovává glukóza a produkuje se ATP s teplem jako vedlejším produktem. Ale určitě není na škodu mít kolem teplo. Potřebujeme mít rozumnou teplotu, aby naše buňky mohly správně pracovat. Takže celá pointa je získat z glukózy, z jednoho molu glukózy - a učebnice vám to řeknou - 38 molekul ATP. A realita je taková, že pouze v ideálním případě vyprodukujeme 38 jednotek ATP. Trochu jsem to prostudoval, než jsem natáčel tohle video. A realita je taková, že záleží na výkonnosti každé buňky, která vykonává buněčnou respiraci. Bude to pravděpodobně v rozmezí 29 až 38 ATP. Je tady velké množství odchylek a lidé tento děj pořád studují. Ale o tomto je buněčné dýchání. V příštích pár videích se podíváme na další součásti. Představím vám je teď, abyste si udělali představu o částech buněčného dýchání. První část se nazývá glykolýza, což znamená štěpení glukózy. Jen abyste věděli, glyko- slouží k označení glukózy a -lýza znamená rozdělení. Když vidíte termín hydrolýza, znamená to štěpení molekuly vodou. Glykolýza značí, že budeme štěpit glukózu. V případě, že se zajímáte o původ slov, část gluk- vznikla z řeckého slova označující sladkost. Glukóza je opravdu sladká. Všechny cukry zakončujeme koncovkou -óza. Je to označení cukrů. Můžete si myslet, že je to nadbytečné označení, pro vyjádření, že to je cukr. Ale ne všechny cukry musí být sladké. Například laktóza v mléku by mohla být trochu sladká, ale teprve trávením ji můžete přeměnit na sladký cukr. Nicméně nechutná tak sladce jako glukóza nebo fruktóza. Nebo jako sacharóza. Nicméně tohle můžeme odložit stranou. Prvním krokem buněčného dýchání je glykolýza, štěpení glukózy. Štěpí se molekula glukózy - z šestiuhlíkaté molekuly, takže se doslova bere ze šesti uhlíků - nakreslím vám šestiuhlíkatou molekulu, která vypadá takto. Je to vlastně cyklus. Ukážu vám, jak vlastně vypadá glukóza. Glukóza vypadá takto. A všimněte si, že máme jedna, dvě, tři, čtyři, pět, šest uhlíků. Je to převzaté z Wikipedie. Podívejte se na glukózu a vidíte toto schéma. Pokud chcete detaily, vidíte, že máme šest uhlíků, šest kyslíků. To je jedna, dvě, tři, čtyři, pět, šest. A potom všechny tyto malé modré kuličky jsou vodíky. Takže takhle vlastně vypadá glukóza. Procesem glykolýzy odštěpujeme - napíšu to do řádku, ale můžete si představit, že je to řetězec mající kyslíky a vodíky připojené k těmto uhlíkům. Má uhlíkatou kostru. A rozdělíme uhlíkovou kostru na dvě části. Tohle je proces glykolýzy. Takže je to lýza glukózy. Nenakreslil jsem všechny věci, které jsou k tomu připojeny. Víte, že tyto věci jsou všechny propojeny s ostatními, s kyslíky a vodíky. A každá z těchto tříuhlíkatých molekul se nazývá pyruvát. Podíváme se na to detailněji. Glykolýza sama o sobě generuje, vlastně spotřebuje dvě ATP. A generuje čtyři ATP. Jako čistý zisk tedy generuje dvě, napíšu to odlišnou barvou, vytváří dvě ATP. Takže tohle je první krok. Tento krok může probíhat bez přítomnosti kyslíku. Udělám spoustu videí o glykolýze v budoucnosti. Potom se tyto meziprodukty trochu pozmění. Pak můžou vstoupit do Krebsova cyklu. Ten vytváří další dvě ATP. Potom, a tohle je zajímavý krok, je tu jiný proces, o kterém můžete říct, že nastává po Krebsově cyklu. My jsme však uvnitř buňky a všechno neustále interaguje se vším. Normálně ale probíhá po glykolýze a Krebsově cyklu. Tenhle děj vyžaduje kyslík. Ujasněme si to, glykolýza, první krok, nevyžaduje kyslík. Nepotřebuje kyslík. Může probíhat za přítomnosti kyslíku nebo i bez něj. Není potřeba kyslík. Nebo taky můžete říct, že je to anaerobní proces. Je to anaerobní část dýchání. Napíšu to i tady dole. Anaerobní. Napíšu to tady. Glykolýza nepotřebuje kyslík, proto můžeme říct, že je anaerobní. Možná znáte náplň aerobních cvičení. Aerobní cvičení je o tom dělat hluboké nádechy, protože potřebujeme hodně kyslíku na aerobní cvičení. Takže anaerobní znamená, že nepotřebujete kyslík. Aerobní znamená, že ho potřebujete. Anaerobní je opakem. Nepotřebujete kyslík. Takže glykolýza je anaerobní a produkuje dvě ATP. Pak pokračujete do Krebsova cyklu. Zde je potřeba trocha přípravy. V budoucnosti se na to podíváme podrobněji. Pak se přesunete do Krebsova cyklu, který je aerobní. Je aerobní, vyžaduje přítomnost kyslíku a produkuje dvě ATP. A pak je krok, který, upřímně, mě dost mátl, když jsem se ho poprvé učil. Ale napíšu to popořadě, většinou se to takto píše. Pak je něco - používáme moc jednu barvu - co můžeme nazvat elektrontransportní řetězec. Tato část se zasluhuje o produkci velkého množství ATP. 34 molekul ATP. A je taky aerobní. Vyžaduje kyslík. Takže můžete vidět, že pokud nemáte žádný kyslík, pokud buňky nemají dost kyslíku, můžete produkovat malé množství energie. Není to zdaleka tolik, kolik můžete produkovat energie pokud kyslík máte. Až vám začne docházet kyslík, nemůže se proces pohnout dopředu, takže se stane to, že část meziproduktů glykolýzy, místo aby šla do Krebsova cyklu a elektrontransportního řetězce, kde je vyžadován kyslík, místo toho jde do procesu, který se nazývá fermentace neboli kvašení. Pro některé organismy platí, že tento proces fermentace bere meziprodukty glykolýzy a produkuje alkohol. Odtud se bere alkohol. Nazývá se to alkoholová fermentace. A my, jako lidské bytosti, asi naštěstí nebo naneštěstí, ve svalech neprodukujeme alkohol. Tvoříme tam kyselinu mléčnou, laktát. Takže u nás probíhá laktátová fermentace. Napíšu to - kyselina mléčná. To platí pro lidi a asi i jiné savce. Ostatní organismy jako kvasinky tvoří alkohol. Takže nepotřebují kyslík. Tato kyselina mléčná je důvod, proč, pokud budu utíkat velmi usilovně a nebudu schopen dostat dost kyslíku, mě moje svaly začnou bolet, protože se kyselina mléčná začne hromadit. Ale to je jiná věc. Pokud máme kyslík, můžeme se přesunout do Krebsova cyklu, získat dvě ATP a potom se přesunout do elektrontransportního řetězce a získat třicet čtyři ATP, což je opravdu velké množství toho, co je možné získat během respirace. Teď řeknu něco, co je navíc a do určité míry to není fér. Protože zatímco se děje všechno tohle, taky současně produkují tyto molekuly. Neprodukují je úplně od nuly, ale co dělají je, že si vezmou - a já vím, že se to tady zkomplikuje, ale myslím, že v průběhu pár videí tomu začneme rozumět - tyto dvě části metabolismu, glykolýza a Krebsův cyklus, si průběžně berou NAD, napíšu to jako NAD+, a přidávají k tomu vodíky za vzniku NADH, To se děje na jednu molekulu glukózy desetkrát. Deset NAD+ se přemění na NADH. A ty pohání elektrontransportní řetězec. Budu o tom mluvit mnohem podrobněji, co se tam děje a proč je z toho děje získávána energie a jak probíhá tato oxidativní reakce a vše kolem. Také o tom, co je zoxidováno a co zredukováno. Chci tomu věnovat náležitý čas. Tyto kroky produkují nejen dvě ATP, produkují také celkem deset NADH, které každé z nich produkuje za ideálních podmínek tři ATP v elektrontransportním řetězci. Tohle se také děje i u jiné molekuly, FAD, která je velmi podobná. Ale produkuje FADH. Vím, že je tohle všechno komplikované. V budoucnu o tom udělám videa. Ale důležitá věc k zapamatování o buněčném dýchání je, že tohle všechno je uvolňování energie z glukózy ve formě, jak vám učebnice řeknou, třiceti osmi ATP. Pokud budete dělat zkoušku, je dobré tohle číslo uvést. V realitě to ale směřuje k menšímu číslu. Respirace také produkuje teplo. Vlastně většina z uvolněné energie je vydána jako teplo. Ale 38 ATP v průběhu tří kroků. Prvním krokem je glykolýza, kde doslova roztrháte glukózu na dvě části. Vyprodukujete nějaké ATP. Ale mnohem důležitější věc je, že vygenerujete nějaké NADH, které bude využito později v elektrontransportním řetězci. Tyto meziprodukty jsou dále štěpeny v Krebsově cyklu, který hned produkuje dvě ATP. Ale taky se vytvoří mnoho NADH. A všechny NADH jsou využity v elektrontransportním řetězci, aby vyprodukovali velké množství energetické měny, 34 molekul ATP.