Question

Wielu biologów przyrównuje przepływ elektronów w błonie wewnętrznej mitochondrium (w oddychaniu komórkowym) do strumienia wody tworzącego kilkustopniowe kaskady, na których obracają się koła wodne.Wyjaśnij, dlaczego porównanie to ma głęboki sens fizyczny oraz biologiczny. Obrazek jest podobny do tego obrazka http://images6.fotosik.pl/191/cfbd0a0105950072med.jpg czyli że woda tak spada sobie w dół jakby stopniowo

Answer 1

Słowem wstępu, 

Wybacz, że potraktuje Twoje pytanie tak jak gdyby zadał je licealista ale tego wymaga ode mnie "nadobowiązkowa" treść zadania. Jednak w celu zrozumienia ogólnego sensu tego porównania wystarczy kierować się zdaniami, które są napisane wytłuszczonym drukiem. 

 

Ten proces to tzw. łańcuch oddechowy*. Termin "kilkustopniowe kaskady" będzie odnosił się do zespołu związków złożonych w następującej kolejności: NADH₂, FADH₂, ubichinon, cytochromy, oksydaza cytochromowa. Jego kolejne ogniwa przeprowadzają procesy utleniania i rdukcji umożliwiając przeniesienie wodoru na tlen atmosferyczny. Te kaskady, a więc kolejne ogniwa łańcucha oddechowego charakteryzują się zdolnością do coraz łatwiejszego przyjmowania elektronów i są uszeregowane- kaskadowo według wzrastającego powinowactwa do przyjmowania elektronów, czyli według wzrastającego potencjału oksydo-redukcyjnego. "Kilkustopniowe kaskady" to płynący początkowo strumień atomów wodoru,a potem elektronów, odłączonych w czasie utleniania wodoru przez ubichinon, dalej oksydaza cytochromowa jako ostatnie ogniwo przenoszenia elektronów katalizuje proces redukcji tlenu. Na najniższym szczeblu (kaskadzie) pochodzące z wodoru protony łączą się z jonem tlenkowym (O²-) w wyniku czego powstaje cząsteczka wody. 

 

Koło wodne kojarzy Ci się pewnie z elektrownią, energią. I słusznie. 

Termin "obracające się koła wodne" odnosi się do towarzyszącemu transportowi elektronów transportu protonów (H+) w poprzek błon , co powoduje wydzielanie energii, która zostaje wykorzystana do syntezy ATP. "Kilkustopniowe kaskady" odnoszą się także do wieloetapowego charakteru wędrówki elektronów i protonów. "Koła wodne" mają podkreślić, że łańcuch oddechowy jest szeregiem reakcji enzymatycznych podczas, których energia ulwaniana jest stopniowo i w małych dawkach i może zostać przekształcona w formę użyteczną biologicznie. Gdyby proces ten zachodził jednoetapowo       (a jest on silnie egzoergiczny, w warunkach niekontrolowanych może wywołać nawet wybuch) konswkwencją byłoby wydzielenie się energii tylko i wyłącznie w postaci ciepła.