glykolyysi: hapettaa glukoosin formpyruvaatiksi

Ch.9 soluhengitys

yleiskatsaus

soluhengityksessä esiintyy kolme vaihetta:

1. Glykolyysi

* tapahtuu sytoplasmassa

· on glukoosin (6 hiilen)osittainen hapettuminen 2 molekyyliksi pyruvaattia (palorypälehappo), jossa on 3 hiiltä

2. Krebsykli (eli sitruunahappokierto)

· esiintyy mitokondriomatriisissa

· täydentää glukoosin hapettumista

i. Hajottaa pyruvaatin CO2: ksi

3. Elektronien kuljetusketju ja oksidatiivinen fosforylaatio

· tapahtuu themitokondrioiden sisäkalvoilla

· ottaa vastaan jännitteisiä elektroneja pelkistetyiltä koentsyymikantajamolekyyleiltä (NADH ja FADH2).

· käyttää elektronien liikettä synnyttääkseen ATP: tä inoksidatiivisessa fosforylaatiossa. Tuottaa noin 90% ATP: stä.

o elektronit kerättiin glykolyysin ja Krebs-syklin aikana.

o hapettaa elektronit elektronien transportchain-reaktiosarjan kautta alempaan energiatilaan

Katabolireittiin, jonka aikana 6 hiilen glukoosi molekulaarisesti jakautuu kahdeksi 3 hiilen sokeriksi, jotka sitten hapetetaan ja järjestetään uudelleen asteittaisessa aineenvaihdunnassa, joka tuottaa kaksi palorypälehapon molekyyliä.

· jokaista glykolyysin reaktiota katalysoi sen oma spesifinen entsyymi sytoplasmassa

· glukoosin hapetuksessa pyruvaatiksi ei vapaudu CO2: ta.

· voi esiintyä joko O2: n kanssa tai ilman

glykolyysin reaktiot tapahtuvat kahdessa vaiheessa:

1. Energiainvestointivaihe: 5-vaiheinen prosessi, joka hajottaa glukoosin kahtia. Tämä prosessi sisältää ATP: tä.

Vaihe 1: glukoosi tulee soluun ja hiili # 6 isphosforyloituu (fosfaattisidokset siihen). Reaktiossa käytetään ATP: tä.

Vaihe 2: isomeraasi-niminen entsyymi katalysoi siellä tapahtuvaa reaktiota, joka muuttaa glukoosi – 6-fosfaatin rakenteen sen isomerfruktoosi-6-fosfaatiksi.

Vaihe 3: fruktoosi-6-fosfaatin hiili # 1 isphosforyloitu. Käyttää ATP: tä.

Vaihe 4: fruktoosi-1,6-difosfaatti pilkotaan entsyymiohjatussa reaktiossa kahdeksi identtiseksi kolmen hiilen sokeriksi. Tämä on reaktio, joka antaa glykolysisittänimen.

Vaihe 5: Entsyymitarkistusdreaktio, jonka avulla kaksi sokeria voidaan muuttaa toisiksi.

2. Energyyrieling-Vaihe: 2 välivaiheen 3carbon-molekyylit hapettuvat ja syntyy ATP: tä ja NADH: ta.

• 2 ATP: n nettovoitto substraattitason fosforylaation avulla (ATP: n tuottaminen siirtämällä PO4 suoraan välituotesubstraatista ADP: hen. Reaktiota säätelevät entsyymit)

· 2 NAD: n molekyylit pelkistyvät muotoon NADH. NADH: n korkeaenergiaelektronien energiaa käytetään ATP: n valmistamiseen oksidatiivisessa fosforylaatiossa (ATPproduction from the exergonic transfer of electron from food molecules to afinal electron acceptor, tässä tapauksessa O2.

Vaihe 1: 2 entsyymikatalysoidut reaktiot, joista toinen pelkistää NADto NADH: n ja toinen fosforyloi 2 sokeria. 2 NADH-molekyyliä tuotetaan jokamolekyyli glukoosia.

Vaihe 2: ATP: tä tuotetaan substraattitasofosforylaatiossa. PO4 on siirtynyt fosforyloiduista sokereista ADP: hen. Tuottaa 2 ATP-molekyyliä jokaisesta glukosemolekulesta. Tämä korvaa energiainvestointivaiheessa käytetyn 2 ATP: n.

Vaihe 3: valmistautuu seuraavaan reaktioon. Siirtää fosfaatin hiilestä # 3 hiileen#2.

Vaihe 4: entsyymit poistavat vettä. Tämä tekee fosfaattitokarbonia #2 pitävästä sidoksesta heikon ja epävakaan.

Vaihe 5: 2 ATP-molekyylejä tuotetaan substraattitasolla fosforyloimalla.

Yhteenvetoyhtälö:

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

glukoosi hapetetaan eksergonisessa reaktiossa palorypälehapon 2-molekyyleiksi. Suurin osa energiasta säilyy NADH: n suurenergisissä elektroneissa ja ATP: n fosfaattisidoksissa.

KrebsCycle

Krebsykli viimeistelee orgaanisten molekyylien hapettumisen. Se vapauttaa energiaa, joka on varastoitunut pyruvaatin 2 molekyyliin. Pyruvaatti voivain täysin hapettaa hapen läsnä ollessa.

1. Ennen kuin voimme päästä Krebs-sykliin, meidän on muodostettava asetyyli-Co-A

· Palorypälehappomolekyylit siirretään sytoplasmasta mitokondrioihin kantajaproteiineilla mitokondrio-embraanissa. Mitokondrion sisälle päästyään pyruvaatti muuttuu asetyyli-Ko-A: ksi reaktiossa, jossa käytetään useita entsyymejä.

O CO2 poistuu pyruvaatin karboksyyliryhmästä muuttaen sen 3-hiilisestä 2-hiiliseksi yhdisteeksi. Hiilidioksidia vapautuu.

o 2-Hiilinen molekyyli hapetetaan formasetaatiksi. Nad pelkistyy NADH: ksi prosessissa ja syntyy 2 NADH-molekyyliä.

A-vitamiinista muodostunut o-koentsyymi-A kiinnittyy asetaattiin ja muodostaa asetyyli-Co-A: ta, joka on paljon reaktiivisempi kuin pyruvaatti.

2. Krebsin sykli

krebsyklin jokaista kierrosta kohden:

· 2 hiiltä tulee asetyyli-A: n asetyyliosaan.

· 2 eri hiiltä hapettuu ja jäljelle jää CO2

* 3 NADH ja 1 FADH2 syntyy

· 1 ATP-molekyyli tuotetaan substraattitasofosforylaatiolla

jokaista glykolyysin aikana jakautuvaa glukoosia kohti:

· 2 asetyylifragmenttia syntyy

· Krebs-syklin 2 kierrosta on suoritettava glukoosin täydelliseksi hapettamiseksi.

Krebsyklin vaiheet: jokainen vaihe on entsyymivälitteinen

1. Asetyyli-Co-A hajoaa ja 2-hiili-asetaattisidokset 4-hiiliseen oksaloasetaattimolekyyliin (yhdiste, jota esiintyy luonnollisesti themitokondriomatriisissa) ja muodostaa sitruunahappoa.

2. Sitruunahappo muuttuu isomeerikseen, isositruunahapoksi.

3. 2 things happen:

a. Isositruunahappo menettää hiilidioksidia jättäen 5 carbonmolecule

b. 5 carbon yhdiste hapettuu ja NAD pelkistyy

4. Useiden entsyymien katalysoimana:

a. CO2 poistuu 5-hiilisestä molekyylistä

b. Jäljelle jäävä 4-Hiilinen molekyyli hapettuu ja NAD pienenee

5. Substraattitason fosforylaatio tapahtuu. 1 ATP tehdään.

6. Molekyylin hapettuessa fad pelkistyy muodostaen fadh2

7. Lisätään vettä, jotta seuraava reaktio on mahdollinen

8. Molekyyli hapettuu ja NAD pelkistyy NADH: ksi ja oksaloasetaatti regeneroituu, joten sykli voi alkaa uudelleen.

2 Krebsin syklituotetaan seuraavassa muodossa jokainen glukoosimolekyyli:

6 CO2-molekyyliä

2 ATP-molekyyliä syntyy substraattitasolla fosforyloimalla

6 NADH-molekyyliä

2 fadh2-molekyyliä

Elektroninsiirtoketju

ETC koostuu innermitokondrion kalvoon upotetuista elektroninkantajamolekyyleistä. Jokainen kantaja on elektronegatiivisempi kuin edeltäjänsä, joten elektroneja vedetään ketjua alaspäin, kunnes ne saavuttavat lopullisen elektronisenseptorin, hapen.

reaktiosarja ETC: ssä:

NADH hapettuu ja flavoproteiini pelkistyy. Suurienergiaisia elektroneja siirretään NADH: sta FMN: ään

Flavoproteiini hapettuu sen siirtäessä elektroneja rauta-sulfurproteiinille (FeS)

FeS hapettuu, kun se siirtää elektroneja ketjun ainoaan ei-proteiiniyhdisteeseen, uniikinoniin (Q)

Q siirtää elektroneja peräkkäisille sytokromimolekyyleille

sytokromi a3, ketjun viimeinen kantaja, siirtää elektroneja molekyylihapelle, O2

kun O2 pelkistyy, se muodostuu vesi. Jokaista 2 NADH-molekyyliä kohti muodostuu yksi O2is-pelkistetty ja 2 H2O-molekyyliä.

huomaa: ETC ei tee ATP: tä suoraan. Se synnyttää mitokondrioiden sisäkalvolla protonigradientin. Tämä varastoi kemiallista potentiaalienergiaa, jota voidaan käyttää ADP: n fosforyloimiseen.

Kemiosmoosi: liittyminen prosessien eksergoniselectron virtaus alas elektroninsiirtoketjun endergoninen ATP tuotanto bycreating protonigradientti poikki kalvo. Protonigradientti ajaa ATP: n synteesiä, kun protonit diffundoivat takaisin acrosshide membraanin.

* empatisoi fosforylaation ja protonigradienttien välisen yhteyden

· tekee oksidatiivisen fosforylaation (selluloosarespiraatiossa) ja fotofosforylaation (fotosynteesissä) mahdolliseksi

· voi valmistaa ATP: tä vain entsymeatp-syntaasin avulla

prosessin uudelleentarkastelu

Energiavirtausjärjestys:

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

käyminen

mahdollistaa solujen tuottaa ATP ilman happea.

1. Glykolyysi tapahtuu täsmälleen samalla tavalla kuin aerobisessa hikoilussa, mutta anaerobisessa hengityksessä pyruvaatti pelkistyy ja NAD syntyy. Tämä estää solua käyttämästä loppuun aerobiseen hengitykseen tarvittavaa NAD: tä.

2. Tämän jälkeen pyruvaatti käy läpi käymisen. Käymistä on 2 erilaista.

a. Alkoholikäyminen: esiintyy kasveissa, hiivassa ja bakteereissa. Pyruvaatti muunnetaan etanoliksi.

1. Pyruvaatelosoi CO2: ta ja muuttuu 2-hiiliseksi yhdisteeksi asetaldehydiksi.

2. NADHis hapetetaan ja asetaldehydi id pelkistetään etanoliksi

B. maitohappokäyminen: esiintyy eläinsoluissa. Pyruvaatti muuttuu maitohapoksi. Käytetään juuston ja jogurtin valmistukseen ja ihmismuskelisoluissa, kun happi on vähissä.

1. NADHis hapettuu ja pyruvaatti muuttuu maitohapoksi