Valintakoe B: Lääketiede ja biotieteet
Mikä on soluhengitys ja sen reaktioyhtälö?
Soluhengitys on reaktiosarja, jossa solu hapettaa glukoosia hiilidioksidiksi ja vedeksi ja sitoo vapautuvan energian ATP:hen. Kokonaisyhtälö on C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O. Vaiheet ovat glykolyysi solulimassa sekä sitruunahappokierto ja elektroninsiirtoketju mitokondriossa, ja yhdestä glukoosista saadaan noin 30-38 ATP:tä.
Glykolyysi pilkkoo glukoosin kahdeksi pyruvaatiksi solulimassa, ja nettotuotto on 2 ATP ja 2 NADH. Pyruvaatti siirtyy mitokondrioon, jossa se muutetaan asetyyli-CoA:ksi ja hapetetaan sitruunahappokierrossa. Kierto vapauttaa hiilet hiilidioksidina ja lataa elektroninkuljettajia NADH ja FADH₂.
Elektroninsiirtoketju mitokondrion sisäkalvolla käyttää kuljettajien elektronit protonien pumppaamiseen. Protonien paluu ATP-syntaasin läpi tuottaa suurimman osan ATP:stä. Happi on ketjun viimeinen elektronien vastaanottaja, ja siitä muodostuu vettä. Ilman happea ketju pysähtyy ja sen myötä myös sitruunahappokierto.
Saannon vaihteluväli 30-38 ATP johtuu siitä, miten NADH:n ja FADH₂:n tuotto muunnetaan ATP:ksi. Vanhemmissa lähteissä käytettiin kertoimia 3 ja 2, uudemmissa mittauksiin perustuvia kertoimia 2,5 ja 1,5.
Kaava
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O, ΔH ≈ −2 800 kJ/mol
Esimerkki
Kuinka monta grammaa happea kuluu, kun 90 g glukoosia hapetetaan soluhengityksessä kokonaan? M(C₆H₁₂O₆) = 180,16 g/mol ja M(O₂) = 32,00 g/mol.
- Glukoosin ainemäärä: n = 90 g / 180,16 g/mol ≈ 0,500 mol.
- Yhtälön mukaan yhtä glukoosia kohti kuluu 6 O₂, joten n(O₂) = 6 · 0,500 mol = 3,00 mol.
- Hapen massa: m = 3,00 mol · 32,00 g/mol ≈ 96 g.
Tyypillinen virhe
Uloshengitetyn hiilidioksidin happiatomit eivät ole peräisin sisäänhengitetystä hapesta. Hiilidioksidin happi tulee glukoosista ja sitruunahappokierron vedestä. Sisäänhengitetty happi päätyy elektroninsiirtoketjussa vedeksi.
Valintakokeessa B
Soluhengitys kuuluu lukion biologiaan, ja reaktioyhtälön stoikiometria on samalla kemiaa. Valintakokeen B biologian ja kemian osio on kaikille hakijoille yhteinen, ja vuonna 2026 kummastakin aineesta sai enintään 90 pistettä.
Missä kurssissa tämä opetetaan
SmartVK:n valintakoe B -kurssin luvussa 4: Aineenvaihdunta ja energia. Katso kurssin sisältö.
Kysymyksiä
Mitä eroa on soluhengityksellä ja käymisellä?
Soluhengitys käyttää happea ja hapettaa glukoosin loppuun, joten siitä saadaan noin 30-38 ATP:tä. Käyminen tapahtuu ilman happea: glykolyysi jatkuu, ja pyruvaatti muutetaan maitohapoksi tai hiivalla etanoliksi ja hiilidioksidiksi. Käymisestä saadaan vain 2 ATP:tä glukoosia kohti.
Missä soluhengitys tapahtuu?
Glykolyysi tapahtuu solulimassa. Pyruvaatin hapetus ja sitruunahappokierto tapahtuvat mitokondrion matriksissa, ja elektroninsiirtoketju mitokondrion sisäkalvolla. Siksi kudoksissa, jotka kuluttavat paljon energiaa, kuten sydänlihaksessa, on runsaasti mitokondrioita. Mitokondrion sisäkalvo on poimuttunut, mikä lisää elektroninsiirtoketjulle tilaa.