Gdzie w komórce zachodzi każdy etap oddychania tlenowego?

Glikoliza zachodzi w cytozolu. Reakcja pomostowa oraz cykl Krebsa przebiegają w macierzy mitochondrium, a łańcuch oddechowy z syntazą ATP tkwi w błonie wewnętrznej mitochondrium. Zapamiętaj kolejność od cytozolu do błony wewnętrznej, bo schematy w zadaniach prowadzą tą samą drogą.

Ile ATP daje utlenienie jednej cząsteczki glukozy?

Podstawa wymaga bilansu energii, a nie jednej wartości. Pewny jest zysk netto glikolizy (2 ATP) i cyklu Krebsa (2 ATP w fosforylacji substratowej). Reszta powstaje w chemiosmozie i zależy od liczby przepompowanych protonów oraz sposobu przenoszenia NADH z cytozolu, więc w literaturze podaje się przedziały.

Po co komórce fermentacja, skoro daje tak mało ATP?

Glikoliza potrzebuje NAD⁺, a bez tlenu łańcuch oddechowy go nie odtwarza. Fermentacja redukuje pirogronian i dzięki temu utlenia NADH z powrotem do NAD⁺, więc komórka może dalej wytwarzać 2 ATP z każdej glukozy. To awaryjne źródło energii, na przykład w pracujących mięśniach.

Czym różni się fermentacja mleczanowa od alkoholowej?

W mleczanowej pirogronian jest redukowany bezpośrednio do mleczanu. W alkoholowej od pirogronianu odłącza się najpierw CO₂, a powstały aldehyd octowy jest redukowany do etanolu. W obu NADH zamienia się w NAD⁺. Mleczanową przeprowadzają też tkanki człowieka, a alkoholową drożdże.

Co to jest glukoneogeneza i dlaczego nie jest odwróceniem glikolizy?

To wytwarzanie glukozy z substratów niecukrowych, głównie w wątrobie. Jest szlakiem anabolicznym i zużywa energię, a prowadzi od mniejszych cząsteczek do glukozy, czyli w kierunku odwrotnym niż glikoliza. Kilka etapów glikolizy jest nieodwracalnych, więc część reakcji katalizują inne enzymy.

Matura 2027 · biologia, poziom rozszerzony

Oddychanie komórkowe: glikoliza, cykl Krebsa i fermentacja

Podstawa programowa wymaga, żebyś przeanalizował na schemacie glikolizę, reakcję pomostową i cykl Krebsa, wyjaśnił powstawanie ATP w chemiosmozie oraz porównał drogi przemiany pirogronianu. Tego uczysz się do matury z biologii na poziomie rozszerzonym.

Na maturze 2023–2026: w 3 z 4 sesji – 2023 (zadania 1.1, 1.2, 1.3 i 1.4), 2024 (zadanie 15.3), 2026 (zadanie 6.5).

Podstawa programowa: biologia

Podstawa programowa (zakres rozszerzony): dział III „Energia i metabolizm”, pkt 5

Pokaż wymagania

III.5.1wykazuje związek budowy mitochondrium z przebiegiem procesu oddychania komórkowego;
III.5.2analizuje na podstawie schematu przebieg glikolizy, reakcji pomostowej i cyklu Krebsa, wyróżnia substraty i produkty tych procesów;
III.5.3przedstawia, na czym polega fosforylacja substratowa;
III.5.4wyjaśnia mechanizm powstawania ATP w procesie chemiosmozy w mitochondriach (fosforylacja oksydacyjna);
III.5.5porównuje drogi przemiany pirogronianu w fermentacji alkoholowej, mleczanowej i w oddychaniu tlenowym;
III.5.6wyjaśnia, dlaczego utlenianie substratu energetycznego w warunkach tlenowych dostarcza więcej energii niż w warunkach beztlenowych;
III.5.7analizuje na podstawie schematu przebieg glukoneogenezy i glikogenolizy oraz wykazuje związek tych procesów z pozyskiwaniem energii przez komórkę.

Dz.U. 2024 poz. 1019 · w arkuszach 2023–2026: w 3 z 4 sesji

Strona sprawdzona 29 października 2026.

W skrócie

najważniejsze w kilku zdaniach

Oddychanie tlenowe ma cztery etapy: glikolizę w cytozolu oraz reakcję pomostową, cykl Krebsa i łańcuch oddechowy w mitochondrium.
Glikoliza rozkłada glukozę do dwóch cząsteczek pirogronianu i daje zysk netto 2 ATP oraz 2 NADH. Jest to fosforylacja substratowa.
W macierzy mitochondrium pirogronian jest utleniany do acetylo-CoA, a ten wchodzi do cyklu Krebsa, w którym powstają CO₂, NADH, FADH₂ i niewielka ilość ATP.
W błonie wewnętrznej elektrony przenoszone przez NADH i FADH₂ płyną łańcuchem oddechowym na tlen, a energia ich przepływu napędza pompowanie protonów i syntezę ATP w chemiosmozie (fosforylacji oksydacyjnej).
Bez tlenu komórka przeprowadza fermentację. Odtwarza ona NAD⁺ potrzebny glikolizie, ale daje znacznie mniej ATP niż oddychanie tlenowe.

Egzamin maturalny z biologii na poziomie rozszerzonym trwa 180 minut; za cały arkusz można uzyskać 60 punktów. Zadania są pogrupowane w wiązki wokół wspólnego materiału — tekstu, tabeli, wykresu, schematu lub opisu doświadczenia. Zadania zamknięte (wielokrotnego wyboru, prawda–fałsz, na dobieranie) dają około 30 % punktów, zadania otwarte (z luką, krótkiej odpowiedzi) — około 70 %. Zadania sprawdzają wymagania podstawy programowej z 2024 r.

Cztery etapy oddychania tlenowego

Mitochondrium ma dwie błony. Wewnętrzna jest pofałdowana w grzebienie, co zwiększa jej powierzchnię i mieści łańcuch oddechowy. Wnętrze, czyli macierz, zawiera enzymy reakcji pomostowej i cyklu Krebsa (cyklu kwasu cytrynowego) oraz własne DNA. Taka budowa tłumaczy podział pracy: etapy utleniania odbywają się w macierzy, a ostatni etap w błonie wewnętrznej.

Porównaj etapy w tabeli i zwróć uwagę, że ATP powstaje w dwóch różnych mechanizmach. W glikolizie i cyklu Krebsa fosforan przechodzi z substratu na ADP – to fosforylacja substratowa. W łańcuchu oddechowym ATP powstaje dzięki gradientowi protonów. Wartości w tabeli dotyczą jednej cząsteczki glukozy.

Etap	Miejsce	Główne produkty
Glikoliza	cytozol	2 pirogronian, 2 ATP netto, 2 NADH
Reakcja pomostowa	macierz mitochondrium	2 acetylo-CoA, 2 CO₂, 2 NADH
Cykl Krebsa	macierz mitochondrium	4 CO₂, 6 NADH, 2 FADH₂, 2 ATP
Łańcuch oddechowy	błona wewnętrzna mitochondrium	H₂O oraz ATP z chemiosmozy

Łańcuch oddechowy i chemiosmoza

NADH i FADH₂ oddają elektrony przenośnikom w błonie wewnętrznej. Elektrony przechodzą od przenośnika do przenośnika, a uwolniona energia służy do pompowania protonów z macierzy do przestrzeni międzybłonowej. Ostatnim przyjmującym jest tlen: łączy się z elektronami i protonami w wodę. Dlatego bez tlenu łańcuch zatrzymuje się, a razem z nim cykl Krebsa, bo brakuje utlenionych NAD⁺ i FAD.

Powstały gradient protonów napędza syntezę ATP w chemiosmozie. Protony wracają do macierzy tylko przez kanał enzymu zwanego syntazą ATP, a energia ich przepływu pozwala przyłączyć fosforan do ADP. Ten proces, fosforylacja oksydacyjna, wytwarza większość ATP uzyskiwanego z glukozy. Nie podawaj jednej liczby ATP bez zastrzeżeń, bo zależy ona między innymi od liczby przepompowanych protonów i od sposobu przenoszenia NADH z cytozolu.

Fermentacja i bilans energii

Gdy brakuje tlenu, pirogronian nie wchodzi do mitochondrium, tylko ulega redukcji w cytozolu. W fermentacji mleczanowej powstaje mleczan, a w alkoholowej – po odłączeniu CO₂ – etanol. W obu przypadkach NADH oddaje elektrony i zamienia się w NAD⁺, bez którego glikoliza by się zatrzymała. Fermentację przeprowadzają drożdże i bakterie, a mleczanową także tkanki człowieka, gdy zawodzi zaopatrzenie w tlen.

Dlaczego oddychanie tlenowe daje więcej energii niż fermentacja? W fermentacji komórka korzysta wyłącznie z glikolizy, czyli z 2 ATP netto na jedną cząsteczkę glukozy. Węgiel w mleczanie lub etanolu jest wciąż silnie zredukowany i niesie sporo energii. Oddychanie tlenowe utlenia substrat do CO₂ i dodaje łańcuch oddechowy, dlatego wyzyskuje energię znacznie pełniej.

Glukoza z glikogenu i z innych źródeł

Komórka nie czerpie energii tylko ze swobodnej glukozy. Glikogenoliza rozkłada glikogen zmagazynowany w wątrobie i mięśniach do glukozy, która wchodzi do glikolizy. Dzięki temu mięsień pracujący intensywnie ma paliwo bez czekania na dostawę z krwi. Związki niecukrowe, takie jak glicerol i niektóre aminokwasy, wchodzą na szlak oddychania w różnych punktach.

Glukoneogeneza biegnie w kierunku odwrotnym do glikolizy: komórki wątroby budują glukozę z prekursorów niecukrowych, gdy poziom cukru we krwi spada. Gdy dostaniesz schemat obu szlaków, odczytaj z niego, co jest substratem, a co produktem, i wskaż, który z nich jest katabolizmem, a który anabolizmem.

Pojęcia

glikoliza: Rozkład glukozy w cytozolu do dwóch cząsteczek pirogronianu, z zyskiem dwóch cząsteczek ATP i dwóch NADH netto.
reakcja pomostowa: Utlenianie pirogronianu w macierzy mitochondrium do acetylo-CoA, z wydzieleniem CO₂ i powstaniem NADH.
cykl Krebsa: Cykl reakcji w macierzy mitochondrium, w którym acetylo-CoA jest utleniany do CO₂, a powstają NADH, FADH₂ i ATP.
fosforylacja substratowa: Wytwarzanie ATP przez przeniesienie reszty fosforanowej z substratu na ADP.
fosforylacja oksydacyjna: Wytwarzanie ATP w chemiosmozie w błonie wewnętrznej mitochondrium dzięki przepływowi elektronów na tlen.
chemiosmoza: Wytwarzanie ATP dzięki przepływowi protonów przez syntazę ATP zgodnie z gradientem ich stężenia po obu stronach błony.
fermentacja: Beztlenowa przemiana pirogronianu odtwarzająca NAD⁺, bez udziału łańcucha oddechowego.
glukoneogeneza: Wytwarzanie glukozy z substratów niecukrowych.

Zadanie z matury

źródło: CKE

Prawdziwe zadanie z arkusza CKE, słowo w słowo, z materiałem źródłowym. Rozwiąż je, zanim zajrzysz do wyjaśnienia.

Zadanie z arkusza CKEmatura

Matura 2024, biologia (poziom rozszerzony), zadanie 15.3

Zadanie 15.

Funkcjonowanie mitochondriów znajduje się pod kontrolą dwóch genomów, ale większość białek mitochondrialnych jest kodowana przez genom jądrowy. Mutacje zarówno w DNA mitochondrialnym (mtDNA), jak i w DNA jądrowym (nDNA) mogą być przyczyną chorób mitochondrialnych (czasem mutacje dotyczą obu genomów). Komórka zawiera kilka tysięcy mitochondriów, a w każdym z nich znajduje się kilka cząsteczek mtDNA. Te cząsteczki nie zawsze są identyczne. To zjawisko nazywa się heteroplazmią. Podczas podziału komórki mitochondria są rozdzielane losowo do komórek potomnych, a więc objawy choroby zależą od stosunku ilości prawidłowego mtDNA do ilości zmutowanego mtDNA i pojawiają się po przekroczeniu pewnej wartości progowej, różnej dla różnych tkanek i narządów. Choroby mitochondrialne to głównie schorzenia wynikające z nieprawidłowego funkcjonowania łańcucha oddechowego. U około 70% osób cierpiących na choroby mitochondrialne stwierdza się podwyższone stężenie kwasu mlekowego w surowicy krwi. Nie można przewidzieć, ile zmutowanego mtDNA znajdzie się w oocytach kobiety chorującej na chorobę mitochondrialną. Nie wiadomo także, jak mitochondria będą segregowane do różnych tkanek w czasie embriogenezy.

Na podstawie: A. Piotrowska i in., Choroby mitochondrialne, „Postępy Biochemii” 62(2), 2016.

Zadanie 15.3. (0–2)

Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby w poprawny sposób opisywało konsekwencje metaboliczne choroby mitochondrialnej u ludzi. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Niedobór ATP wywołany chorobą mitochondrialną jest sygnałem do wzmożonej , w wyniku której powstaje – związek w dużej części bezpośrednio przekształcany na szlaku przemian beztlenowych w .

Źródło: CKE, egzamin maturalny 2024, biologia, poziom rozszerzony (arkusz MBIP-⁠R0-⁠100-⁠2405), zadanie 15.3. Rozwiązanie — według zasad oceniania CKE. · Arkusz na stronie CKE

Zadanie z arkusza CKEmatura

Matura 2023, biologia (poziom rozszerzony), zadanie 1.3

Zadanie 1.

Kolejnymi etapami oddychania tlenowego są: glikoliza, reakcja pomostowa, cykl Krebsa oraz łańcuch oddechowy. Reakcję pomostową – oksydacyjną dekarboksylację pirogronianu do acetylo-CoA – katalizuje kompleks dehydrogenazy pirogronianowej, zawierający trzy enzymy: E₁, E₂ i E₃. Sumaryczna reakcja katalizowana przez ten kompleks w warunkach tlenowych jest następująca: pirogronian + CoA-SH + NAD⁺ → acetylo-CoA + CO₂ + NADH + H⁺ Na schemacie przedstawiono współdziałanie trzech enzymów wchodzących w skład kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej.

Schemat. Po lewej wzór pirogronianu (H₃C–CO–COO⁻). Trzy koła oznaczają enzymy E₁, E₂ i E₃; wokół każdego koła krążą strzałki, a strzałki przechodzą z jednego koła na drugie. Przy kołach zakrzywione strzałki z substratami i produktami reakcji: CO₂, CoA–SH, acetylo-CoA, NAD⁺ oraz NADH + H⁺. — CKE

Na podstawie: B. Alberts i in., Podstawy biologii komórki, Warszawa 2016.

Zadanie 1.3. (0–1 pkt)

Wykaż, że funkcjonowanie kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej jest konieczne do połączenia szlaku glikolizy z cyklem Krebsa.

Źródło: CKE, egzamin maturalny 2023, biologia, poziom rozszerzony (arkusz MBIP-⁠R0-⁠100-⁠2305), zadanie 1.3. Rozwiązanie — według zasad oceniania CKE. · Arkusz na stronie CKE

Sprawdź się

sprawdzisz od razu

Zaznacz lub wpisz odpowiedź i sprawdź ją od razu: pod zadaniem zobaczysz wyjaśnienie. Jak ocenia CKE: za zadanie zamknięte — 1 albo 2 punkty, tylko za całkowicie poprawną odpowiedź; za zadanie otwarte — od 1 do 3 punktów według zasad oceniania opracowanych do tego zadania. Odpowiedź nieprecyzyjna albo kilka odpowiedzi, z których jedna jest błędna, nie daje punktu.

matura

Zadanie 6.

Aby określić wpływ głównych procesów metabolicznych – fotosyntezy i oddychania komórkowego – na bilans węgla, czyli wzrost lub spadek zawartości związków organicznych w roślinach, przeprowadzono następujące doświadczenie. Na trzech szalkach (patrz tabela poniżej) wyścielonych bibułą wysiano po 1,5 g nasion rzodkiewki. Następnie nasiona poddano różnym warunkom nawodnienia oraz oświetlenia: • nasiona z grupy 1. umieszczono na suchym podłożu i ich nie podlewano, natomiast nasiona z grup 2. i 3. umieszczono na wilgotnym podłożu i podlewano w miarę potrzeby • nasiona z grup 1. i 2. oświetlano, natomiast nasiona z grupy 3. trzymano w ciemności. Nasiona wykiełkowały jedynie w grupach 2. i 3. Po 10 dniach materiał roślinny – nasiona lub siewki – wysuszono i dla każdej z badanych grup określono zawartość suchej masy.

Numer grupy	Warunki doświadczenia		Wyniki
	Woda	Światło	Kiełkowanie	Sucha masa materiału roślinnego
1.	nie	tak	nie	1,46 g
2.	tak	tak	tak	1,63 g
3.	tak	nie	tak	1,20 g

Na podstawie: D. Ebert-May i in., Disciplinary Research Strategies […], „BioScience” 53(12), 2003.

Zadanie 6.5. (0–1)

Oceń, czy podczas trwania doświadczenia u roślin z grup 2. i 3. zachodziło oddychanie komórkowe. Wybierz T, jeśli ten proces zachodził, albo N – jeśli nie zachodził.

Grupa 2.
Grupa 3.

Zadanie 6.5 z arkusza CKE MBIP-⁠R0-⁠100-⁠2605 (matura z biologii, poziom rozszerzony, 2026) – objaśnienie Kleksy

zadanie Kleksy

Zadanie 1. (0–1)

Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych. Do zawiesiny izolowanych mitochondriów, dobrze zaopatrzonych w substrat i tlen, dodano związek blokujący kanał syntazy ATP. Po tym zabiegu w mitochondriach

Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.

zadanie Kleksy

Zadanie 2. (0–1)

Dokończ zdanie. Wybierz odpowiedź A albo B oraz odpowiedź 1. albo 2.

Komórki mięśniowe pracujące przy niedoborze tlenu rozkładają glukozę niż przy pełnym zaopatrzeniu w tlen, ponieważ z jednej cząsteczki glukozy uzyskują

Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.

zadanie Kleksy

Zadanie 3. (0–1)

Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń dotyczących oddychania komórkowego. Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Wybierz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

Komórka, w której zablokowano reakcję pomostową, może nadal uzyskiwać ATP z glukozy.

Erytrocyty człowieka, które nie mają mitochondriów, wytwarzają ATP w fosforylacji oksydacyjnej.

Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.

Więcej zadań: rozwiąż za darmo cały arkusz CKE z maja 2026 roku

Częste pomyłki

tu najłatwiej stracić punkt

Nie myl glikolizy z oddychaniem tlenowym jako całością. Glikoliza zachodzi w cytozolu bez tlenu, a pozostałe etapy w mitochondrium.
Nie myl fosforylacji substratowej z oksydacyjną. W pierwszej fosforan przechodzi z substratu na ADP, w drugiej ATP powstaje dzięki gradientowi protonów.
Nie mów, że tlen jest zużywany w cyklu Krebsa. CO₂ powstaje w nim z substratu, a tlen zużywa dopiero łańcuch oddechowy.
Nie utożsamiaj fermentacji mleczanowej z alkoholową. W pierwszej powstaje tylko mleczan, w drugiej etanol i CO₂.

Zapamiętaj

Glikoliza: cytozol, 2 ATP netto, 2 NADH, 2 pirogronian.
Reakcja pomostowa oraz cykl Krebsa: macierz mitochondrium.
Łańcuch oddechowy i chemiosmoza: błona wewnętrzna, ostatni akceptor to tlen.
Fermentacja odtwarza NAD⁺, ale daje tylko ATP z glikolizy.

Pytania i odpowiedzi

1.Gdzie w komórce zachodzi każdy etap oddychania tlenowego?+
Odp.:Glikoliza zachodzi w cytozolu. Reakcja pomostowa oraz cykl Krebsa przebiegają w macierzy mitochondrium, a łańcuch oddechowy z syntazą ATP tkwi w błonie wewnętrznej mitochondrium. Zapamiętaj kolejność od cytozolu do błony wewnętrznej, bo schematy w zadaniach prowadzą tą samą drogą.
2.Ile ATP daje utlenienie jednej cząsteczki glukozy?+
Odp.:Podstawa wymaga bilansu energii, a nie jednej wartości. Pewny jest zysk netto glikolizy (2 ATP) i cyklu Krebsa (2 ATP w fosforylacji substratowej). Reszta powstaje w chemiosmozie i zależy od liczby przepompowanych protonów oraz sposobu przenoszenia NADH z cytozolu, więc w literaturze podaje się przedziały.
3.Po co komórce fermentacja, skoro daje tak mało ATP?+
Odp.:Glikoliza potrzebuje NAD⁺, a bez tlenu łańcuch oddechowy go nie odtwarza. Fermentacja redukuje pirogronian i dzięki temu utlenia NADH z powrotem do NAD⁺, więc komórka może dalej wytwarzać 2 ATP z każdej glukozy. To awaryjne źródło energii, na przykład w pracujących mięśniach.
4.Czym różni się fermentacja mleczanowa od alkoholowej?+
Odp.:W mleczanowej pirogronian jest redukowany bezpośrednio do mleczanu. W alkoholowej od pirogronianu odłącza się najpierw CO₂, a powstały aldehyd octowy jest redukowany do etanolu. W obu NADH zamienia się w NAD⁺. Mleczanową przeprowadzają też tkanki człowieka, a alkoholową drożdże.
5.Co to jest glukoneogeneza i dlaczego nie jest odwróceniem glikolizy?+
Odp.:To wytwarzanie glukozy z substratów niecukrowych, głównie w wątrobie. Jest szlakiem anabolicznym i zużywa energię, a prowadzi od mniejszych cząsteczek do glukozy, czyli w kierunku odwrotnym niż glikoliza. Kilka etapów glikolizy jest nieodwracalnych, więc część reakcji katalizują inne enzymy.

Zobacz też

Wszystkie tematy matury z biologii

Źródła

Serwis nie jest związany z Centralną Komisją Egzaminacyjną. Zadania oznaczone „CKE” pochodzą z arkuszy CKE; objaśnienia do nich i pozostałe zadania na stronie napisaliśmy sami.

Strona sprawdzona 29 października 2026.

Zadanie ostatnie.

Rozwiąż za darmo cały arkusz CKE z matury z biologii (poziom rozszerzony) z maja 2026 roku – 180 minut, jak na egzaminie. Po oddaniu zobaczysz wynik i to, w którym dziale tracisz punkty.

Rozwiąż arkusz za darmo