glykolyse: iltning af glukose til formpyruvat

Ch.9 cellulær Respiration

en oversigt

der er tre faser, der forekommer i cellulær respiration:

1. Glycolyse

· forekommer i cytoplasmaet

· er den delvise iltning af glucose (6 carbonatomer)i 2 molekyler pyruvat (pyruvinsyre), som har 3 carbonatomer

2. Krebscycle (aka citronsyre cyklus)

· forekommer i mitokondrie matricen

· fuldender iltning af glucose

i. Nedbryder pyruvat til CO2

3. Elektrontransportkæde og oksidativ phosphorylering

· forekommer ved de indre membraner afmitokondrier

· accepterer energiserede elektroner fra reduceretcoensym bærermolekyler (NADH og FADH2).

· bruger bevægelsen af elektroner til at skabe ATP-inoksidativ phosphorylering. Producerer omkring 90% af ATP.

o Teelektroner blev høstet under glykolyse og Krebs-cyklussen.

o Ilttrækker elektronerne gennem en række reaktioner i elektrontransportkæden til successivt lavere energitilstande

katabolisk vej, hvor et 6 carbon glucose molekyleer opdelt i to 3 carbon sukkerarter, som derefter oksidiseres og omarrangeres ved en trinvis metabolisk proces, der producerer to molekyler pyrodruesyre.

· hver reaktion i glykolyse katalyseres af dets eget specifikke ferment i cytoplasmaet

· der frigives ingen CO2 i iltningen af glucose til pyruvat.

· kan forekomme enten med eller uden O2

reaktionerne af glykolyse forekommer i 2 faser:

1. Energiinvesteringsfase: en 5-trins proces, der opdeler glukose i to. Denne procesforbruger ATP.

Trin 1: glukose kommer ind i cellen, og kulstof # 6 erphosphoryleret (fosfatbindinger til det). Denne reaktion bruger ATP.

Trin 2: en isomerase katalyserer den reaktion, der ændrer strukturen af glucose 6-phosphat til dens isomerfruktose 6 – phosphat.

Trin 3: Carbon # 1 af fructose 6-phosphat erphosphoryleret. Bruger en ATP.

Trin 4: Fructose 1,6 diphosphat skæres i toikke-identiske tre-carbon sukkerarter i en kontrolleret reaktion. Dette er den reaktion, der giver glycolysedets navn.

Trin 5: kontrolleret reaktion, der gør det muligt at konvertere de to sukkerarter til den anden.

2. Energyyielding fase: de 2 mellemliggende 3carbonmolekyler iltes, og ATP og NADH produceres.

• nettogevinst på 2 ATP efter substratniveau phosphorylering (produktion af ATP ved direkte overførsel af PO4 fra et mellemliggende substrat til ADP. Reaktionen styres af)

· 2 molekyler af NAD reduceres til dannelsenadh. Energi i HØJENERGIELEKTRONER af NADH vil blive brugt til at fremstille ATP i iltningsphosphorylering (Atpproduktion fra den eksergoniske overførsel af elektron fra fødevaremolekyler til afinal elektronacceptor, i dette tilfælde O2.

Trin 1: 2 katalyserede reaktioner, den ene reducerer NADto NADH, og den anden phosphorylerer de 2 sukkerarter. 2 NADH molekyler fremstilles fra hvermolekyle af glucose.

Trin 2: ATP produceres i substratniveauphosphorylering. PO4 eroverført fra de phosphorylerede sukkerarter til ADP. Producerer 2 ATP molekyler fra hver glucosemolekyle. Dette erstatter den 2 ATP, der anvendesi energiinvesteringsfasen.

Trin 3: forbereder den næste reaktion. Flytter fosfatet fra Carbon #3 til Carbon # 2.

Trin 4: Fjern vand. Dette gør bindingen, der holder fosfattocarbon # 2, svag og ustabil.

Trin 5: 2 ATP-molekyler produceres ved substratniveau phosphorylering.

Sammenfattende ligning:

C6H12O6 + 2 NAD + 2 ATP – – – > 2 C3H4O3 + 2H2O + 2 NADH + 2 H + + 2 ATP

Glucose iltes til 2molekyler af pyrodruesyre i en eksergonisk reaktion. Det meste af energien er bevaret ihøj-energi elektroner af NADH og i fosfatbindingerne af ATP.

KrebsCycle

Krebscyklen fuldender iltningen af organiske molekyler. Det frigiver den energi, der er lagret i2 molekyler af pyruvat. Pyruvat kankun være fuldstændig iltet i nærvær af ilt.

1. Før vi kan komme ind i Krebs-cyklussen, skal viform acetyl Co-A

· Pyruvinsyremolekyler flyttes fra thecytoplasma ind i mitokondrierne af bærerproteiner i mitokondrialmembranen. En gang inde i mitokondrionen omdannes pyruvat til acetyl Co-A i en reaktion, der bruger flere forskellige.

o CO2 fjernes fra pyruvatkulboksyl gruppe, ændre det fra en 3 carbon til en 2-carbon forbindelse. CO2 frigives.

o 2-carbonmolekylet iltes til formacetat. NAD reduceres til NADH iproces og 2 NADH molekyler produceres.

o Coensym A, en forbindelse dannet af vitamin A,binder til acetatet og danner acetyl Co-A, som er meget mere reaktivt endpyruvat.

2. Krebs cycle

for hver drejning af Krebscycle:

· 2 carbonatomer kommer ind i acetyldelen af acetylCo-A.

· 2 forskellige carbonatomer iltes og efterlades som CO2

· 3 NADH og 1 FADH2 produceres

· 1 ATP-molekyle produceres ved substratniveauphosphorylering

·

for hvert glukosemolekylder opdeles under glykolyse:

· der produceres 2 acetylfragmenter

· 2 omdrejninger af Krebs-cyklussen skal være afsluttet tilfuldstændig ilt glucose

trin i Krebscycle: hvert trin er medieret

1. Acetyl Co – A går i stykker, og 2-carbonacetat binder sig til et 4-carbonmolekyle af oksaloacetat (en forbindelse, der findes naturligt imitochondrial Matrice) og danner citronsyre.

2. Citronsyre omdannes til sin isomer, isocitronsyre.

3. 2 ting sker:

a. Isocitrinsyre mister CO2 og efterlader et 5 carbonmolekyle

b. 5 carbonforbindelsen iltes, og NAD reduceres

4.

a. CO2 fjernes fra 5 carbonmolekylet

B. De resterende 4 carbonmolekyler iltes, og NAD reduceres

5. Substratniveau phosphorylering forekommer. 1 ATP er lavet.

6. Et molekyle er iltet FAD reduceres til dannelse FADH2

7. Vand tilsættes for at gøre den næste reaktion mulig

8. Et molekyle isoksidiseres, og NAD reduceres til at danne NADH, og oksaloacetat regenereres, så cyklussen kan begynde igen.

2 drejninger af Krebs cyklusproducerer følgende form hvert glukosemolekyle:

6 CO2 molekyler

2 ATP molekyler er skabt af substratniveau phosphorylering

6 NADH molekyler

2 FADH2 molekyler

elektrontransportkæde

ETC er lavet af elektronbærermolekyler indlejret i den indremitochondrial membran. Hver bærer ermere elektronegativ end den før den, så elektronerne trækkes nedkæden, indtil de når den endelige elektronacceptor, ilt.

· de fleste af bærerne i ETC er proteiner, der er bundet til cofaktorer. Det er thecofactors, der accepterer og donerer elektroner.

sekvens af reaktioner i ETC:

NADH er iltet og flavoprotein er reduceret. Højenergielektroner overføres franadh til FMN

Flavoprotein iltes, da det passerer elektroner til et jern-svovlprotein (FeS)

Fes iltes, når det passerer elektron til den eneste ikke-proteinforbindelse i kæden, unikinon)

g overfører elektroner til en række cytokrommolekyler

cytochrom a3, den sidste bærer i kæden, passererelektroner til molekylært ilt, O2

når O2 reduceres, dannes den vand. For hver 2 NADH molekyler, en O2 er reduceret, og 2 H2O molekyler er lavet.

Bemærk: ETC gør ikke ATP direkte. Detgenererer en protongradient på mitokondriernes indre membran. Dette lagrer kemisk potentiel energi somkan bruges til at phosphorylere ADP.

Chemiosmosis: sammenføjningen af processerne i eksergonicelectron strømmer ned ad en elektrontransportkæde til endergonisk ATP-produktion vedskabe en protongradient over en membran. Protongradienten driver ATP-syntese, da protoner diffunderer tilbage på tværs af membranen.

· empati forbindelsen mellem fosforyleringog protongradienter

· gør oksidativ phosphorylering (i cellulærrespiration) mulig og fotofosforylering (i fotosyntese) mulig

· kan kun gøre ATP ved hjælp af

gennemgang af processen

energistrøm sekvens:

Glucose -> NADH ->ETC -> proton gradient -> ATP

fermentering

gør det muligt for celler at producereatp uden ilt.

1. Glykolyse forekommer nøjagtigt som i aerobiskåndedræt, men i anaerob respiration reduceres pyruvat, og NAD erregenereret. Dette forhindrer cellen fraudmattende sin forsyning af NAD, der er nødvendig for aerob respiration.

2. Pyruvatet gennemgår derefter gæring. Der er 2 typer fermentering.

a. alkoholisk gæring: forekommer i planter, gær og bakterier. Pyruvat omdannes til ethanol.

1. Pyruvateloses CO2 og omdannes til 2-carbonforbindelsen acetaldehyd.

2. NADHis iltet og acetaldehyd id reduceret til ethanol

B. mælkesyrefermentering: forekommer i dyreceller. Pyruvat omdannes til mælkesyre. Bruges til at lave ost og yoghurt og hos menneskermuskelceller, når ilt er knappe.

1. NADHis iltet og pyruvat omdannes til mælkesyre