glikolízis: oxidálja a glükózt piruváttá

Ch.9 sejtes légzés

áttekintés

a sejtlégzésben három szakasz fordul elő:

1. Glikolízis

· a citoplazmában fordul elő

· a glükóz (6 szénatomszámú)részleges oxidációja 2 piruvát (piroszőlősav) molekulává, amelynek 3 szénatomja

2. Krebscycle (más néven citromsav ciklus)

· a mitokondriális mátrixban fordul elő

· befejezi a glükóz oxidációját

i. A piruvátot CO2

3-ra bontja. Elektrontranszport lánc és oxidatív foszforiláció

* a mitokondriumok belső membránjain történik

· elfogadja a redukált koenzim hordozó molekulákból (NADH és FADH2) származó energizált elektronokat.

o az elektronokat a glikolízis és a Krebs-ciklus során gyűjtötték be.

O Oxigénaz elektronokat az elektrontranszportláncban zajló reakciók sorozatán keresztül egymás után alacsonyabb energiaállapotokba húzza

katabolikus út, amelynek során egy 6 szén-dioxid-glükózmolekulát két 3 szén-dioxid-cukorra osztanak, amelyeket ezután oxidálnak és átrendeznek az astep-bölcs anyagcsere-folyamat, amely két piroszőlősav molekulát termel.

· a glükóz piruváttá történő oxidációja során nem szabadul fel CO2.

· előfordulhat O2-vel vagy anélkül

a glikolízis reakciói 2 fázisban fordulnak elő:

1. Energiabefektetési szakasz: egy 5 lépésből álló folyamat, amely kettéosztja a glükózt. Ez a folyamat ATP-t fogyaszt.

1. lépés: a glükóz belép a sejtbe, és a 6.szénfoszforilálódik (foszfát kötődik hozzá). Ez a reakció ATP-t használ.

2. lépés: az izomeráznak nevezett enzim katalizálja a glükóz-6 – foszfát szerkezetét izomerfruktóz-6-foszfáttá változtató reakciót.

3. lépés: izfoszforilált fruktóz-6-foszfát 1. szén. ATP-t használ.

4. lépés: a fruktóz-1,6-difoszfátot enzimvezérelt reakcióban két, nem azonos három szénatomos cukorra vágjuk. Ez a reakció, amely glikolizációt ada neve.

5. lépés: enzim-kontrolláltreakció, amely lehetővé teszi a két cukor átalakítását a másikba.

2. Energiahegesztési fázis: a 2 közbenső 3 szénmolekula oxidálódik, és ATP és NADH keletkezik.

• 2 ATP nettó nyereség szubsztrát szintű foszforilezéssel (ATP előállítása a PO4 közvetlen átvitelével egy közbenső szubsztrátumból az ADP-be. A reakciót enzimek szabályozzák)

· 2 A nad molekulái formára redukálódnaknadh. A NADH nagy energiájú elektronjaiban lévő energiát ATP előállítására használják oxidatív foszforiláció (Atprodukció az elektron exergonikus átviteléből az élelmiszermolekulákból az afinális elektron akceptorba, ebben az esetben O2.

1. Lépés: 2 enzim által katalizált reakciók, az egyik csökkenti a NADto NADH-t, a másik pedig foszforilálja a 2 cukrot. Mindegyikből 2 NADH molekulát állítunk előglükóz molekula.

2. lépés: az ATP-t szubsztrát szinten állítják előfoszforilezés. A PO4 a foszforilált cukrokból ADP-be kerül. Minden egyes glükózmolekulából 2 ATP molekulát termel. Ez felváltja az energiabefektetési szakaszban használt 2 ATP-t.

3.lépés: felkészülés a következő reakcióra. A foszfátot a 3. szénről a 2. szénre mozgatja.

4.lépés: az enzimek eltávolítják a vizet. Ez gyengévé és instabillá teszi a 2-es foszfát-karbont tartó kötést.

5. lépés: 2 az ATP molekulákat szubsztrátszintű foszforilezéssel állítják elő.

összefoglaló egyenlet:

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

a glükóz 2-re oxidálódikpiroszőlősav molekulái exergonikus reakcióban. Az energia nagy részét a NADH nagy energiájú elektronjai és az ATP foszfátkötései tartják fenn.

KrebsCycle

a krebscycle befejezi a szerves molekulák oxidációját. Felszabadítja a tárolt energiát2 piruvát molekula. A piruvát képescsak oxigén jelenlétében teljesen oxidálható.

1. Mielőtt beléphetnénk a Krebs-ciklusba, meg kellaz acetil-Co-a

· a piroszőlősav-molekulákat a mitokondriális membrán hordozófehérjéi mozgatják a citoplazmából a mitokondriumokba. A mitokondriumba kerülve a piruvát acetil-Co-A-vá alakul át több enzimet használó reakcióban.

az o CO2-t eltávolítják a piruvát karboxilcsoportjából, 3 szénatomról 2 szénatomú vegyületre változtatva. CO2 szabadul fel.

o a 2 szénatomos molekula formacetáttá oxidálódik. A NAD NADH-ra redukálódikés 2 NADH molekulát állítanak elő.

o Az A-vitaminból képződött koenzim az acetáthoz kötődik, és acetil-Co-A-t képez,amely sokkal reakcióképesebb, mint a piruvát.

2. Krebs ciklus

a Krebscycle minden fordulóján:

· 2 szén lép be az acetilco-a acetil-részébe.

· 1 ATP molekulát szubsztrátszinttel állítanak előfoszforilezés

· az Oxaloacetátot regenerálni kell

minden glükózmolekulára, amely a glikolízis során feloszlik:

· 2 acetilfragmens keletkezik

· a Krebs-ciklus 2 fordulatát be kell fejezni a glükóz teljes oxidálásához

a Krebscycle lépései: minden lépés enzim által közvetített

1. Az acetil-Co-A szétesik, és a 2-szén-acetát kötődik az oxaloacetát 4-szénmolekulájához (egy vegyület, amely természetesen megtalálható a mitokondriális mátrixban), és citromsavat képez.

2. A citromsav izomerré, izocitrinsavvá alakul.

3. 2 dolog történik:

a. az Izocitrinsav CO2-t veszít, 5 szénmolekulát hagyva

b. az 5 szénvegyület oxidálódik, a NAD pedig redukálódik

4. Több enzim katalizálja:

a. A CO2-t eltávolítják az 5 szénmolekulából

b. A fennmaradó 4 szénmolekula oxidálódik, a NAD pedig

5 csökken. Szubsztrát szintű foszforiláció történik. 1 ATP készül.

6. Egy molekula oxidálódik FAD redukáljuk FADH2

7. Vizet adunk hozzá, hogy a következő reakció lehetséges legyen

8. Egy molekula izoxidálódik, és a NAD redukálódik NADH-ra, az oxaloacetát pedig regenerálódik, így a ciklus újrakezdődhet.

2 a Krebs-ciklus fordulataia következő glükózmolekulát hozza létre:

6 CO2 molekula

2 ATP molekula jön létre szubsztrátszintű foszforilezéssel

6 NADH molekula

2 FADH2 molekula

elektrontranszport lánc

az ETC az innermitokondriális membránba ágyazott elektronhordozó molekulákból készül. Minden hordozóelektronegatívabb, mint az előtte, ezért az elektronokat lehúzzáka láncot, amíg el nem érik a végső elektron akceptort, az oxigént.

· az ETC legtöbb hordozója olyan fehérje, amely kofaktorokhoz kötődik. Ezek a tényezők elfogadják és adományozzák az elektronokat.

a reakciók sorrendje az ETC-ben:

a NADH oxidálódik, a flavoprotein pedig redukálódik. A nagy energiájú elektronok átkerülneknadh az FMN-be

a Flavoprotein oxidálódik, amikor elektronokat továbbít egy vas-szulfurfehérjéhez (FeS)

a FeS oxidálódik, amikor elektronokat jut áta lánc egyetlen nem fehérje vegyületéhez, az uniquinonhoz (Q)

Q átadja az elektronokat a citokróm molekulák egymás után

a citokróm A3, a lánc utolsó hordozója, átadja az elektronokat a molekuláris oxigénnek, O2

ahogy az O2 csökken, kialakul víz. Minden 2 NADH molekula esetében egy O2és 2 H2O molekula készül.

megjegyzés: az ETC nem hoz létre közvetlenül ATP-t. Protongradienst hoz létre a mitokondriumok belső membránján. Ez tárolja a kémiai potenciális energiátaz ADP foszforilezésére használható.

Chemiosmosis: az exergonicelectron folyamatainak összekapcsolása egy elektrontranszport láncon keresztül az endergonikus ATP termeléshez protongradiens létrehozásával egy membránon keresztül. A proton gradiens hajtja ATP szintézis protonok diffúz vissza acrosshe membrán.

· csak az ATP enzim segítségével képes ATP szintetáz

a folyamat felülvizsgálata

energia áramlási sorrend:

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

erjedés

lehetővé teszi a sejtek termelésétatp oxigén nélkül.

1. A glikolízis pontosan úgy történik, mint az aerob légzésben, de az anaerob légzésben a piruvát redukálódik, a NAD pedig regenerálódik. Ez megakadályozza a sejtetaz aerob légzéshez szükséges NAD-ellátás kimerítése.

2. A piruvát ezután erjedésen megy keresztül. A fermentációnak 2 típusa van.

a. alkoholos erjedés: növényekben, élesztőben és baktériumokban fordul elő. A piruvát etanollá alakul.

1. A piruvatelózik CO2 és átalakul 2 szénatomos vegyületté, acetaldehiddé.

2. NADHis oxidált és acetaldehid id etanollá redukálva

B. tejsav fermentáció: állati sejtekben fordul elő. A piruvát tejsavvá alakul. Sajt és joghurt készítésére használják, és az emberbenizomsejtek, amikor az oxigén szűkös.

1. NADHis oxidálódik, a piruvát pedig tejsavvá alakul