Glicolisi: ossida il glucosio per formarepiruvato

Ch.9 Respirazione cellulare

Una panoramica

Ci sono tre fasi che si verificano nella respirazione cellulare:

1. La glicolisi

· è l’ossidazione parziale del glucosio (6 carboni)in 2 molecole di piruvato (acido piruvico) che ha 3 carboni

2. Krebscycle (aka ciclo dell’acido citrico)

· Completa l’ossidazione del glucosio

i. Scompone il piruvato in CO2

3. Catena di elettrotrasporto e fosforilazione ossidativa

· Si verifica nelle membrane interne delmitocondria

· Accetta elettroni energizzati da molecole trasportatrici di coenzima ridotte (NADH e FADH2).

· Utilizza il movimento degli elettroni per creare la fosforilazione inossidativa ATP. Produce circa il 90% di ATP.

o Gli elettroni sono stati raccolti durante la glicolisi e il ciclo di Krebs.

o Oxygenpulls gli elettroni attraverso una serie di reazioni nella catena di trasporto di elettroni a stati energetici successivamente inferiori

Percorso catabolico durante il quale una molecola di glucosio a 6 carboni è divisa in due zuccheri di carbonio 3 che vengono poi ossidati e riorganizzati da un processo metabolico profondo che produce due molecole di acido piruvico.

· Ogni reazione nella glicolisi è catalizzata dal proprio enzima specifico nel citoplasma

· Nessuna CO2 viene rilasciata nell’ossidazione del glucosio a piruvato.

· Può verificarsi con o senza O2

Le reazioni di glicolisi si verificano in 2 fasi:

1. Fase di investimento energetico: un processo in 5 fasi che divide il glucosio in due. Questo processoconsume ATP.

Fase 1: il glucosio entra nella cellula e il carbonio # 6 è fosforilato (legami fosfatici ad esso). Questa reazione utilizza ATP.

Fase 2: un enzima chiamato isomerasi catalizza l’azione che modifica la struttura del glucosio 6-fosfato nel suo isomerfruttosio 6 – fosfato.

Fase 3: Carbonio # 1 di fruttosio 6-fosfato isfosforilato. Utilizza un ATP.

Fase 4: Il fruttosio 1,6 difosfato viene tagliato in due zuccheri non identici a tre atomi di carbonio in una reazione controllata dagli enzimi. Questa è la reazione che dà glicoliil suo nome.

Fase 5: reazione controllata dall’enzima che consente di convertire i due zuccheri nell’altro.

2. Fase Energyyelding: le 2 molecole intermedie 3carbon sono ossidate e ATP e NADH sono prodotti.

• Guadagno netto di 2 ATP per fosforilazione a livello di substrato (la produzione di ATP mediante il trasferimento diretto di PO4 da un substrato intermedio ad ADP. La reazione è controllata dagli enzimi)

· 2 le molecole di NAD sono ridotte a formanadh. L’energia negli elettroni ad alta energia di NADH sarà utilizzata per produrre ATP nella fosforilazione ossidativa (ATPproduzione dal trasferimento exergonico di elettroni da molecole alimentari a un accettore di elettroni finale, in questo caso O2.

Fase 1: 2 reazioni catalizzate dall’enzima, una riduce il NADto NADH e l’altra fosforila i 2 zuccheri. 2 molecole di NADH sono prodotte da tuttimolecola di glucosio.

Fase 2: L’ATP viene prodotto nel livello di fosforilazione del substrato. PO4 è trasferito dagli zuccheri fosforilati all’ADP. Produce 2 molecole di ATP da ogni glucosemolecola. Questo sostituisce il 2 ATP utilizzato nella fase di investimento energetico.

Fase 3: Preparazione per la reazione successiva. Sposta il fosfato dal carbonio # 3 al carbonio # 2.

Fase 4: Gli enzimi rimuovono l’acqua. Questo rende il legame che tiene il fosfato toCarbon #2 debole e instabile.

Fase 5: 2 Le molecole di ATP sono prodotte dalla fosforilazione a livello di substrato.

Equazione sommaria:

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

Il glucosio viene ossidato in 2molecole di acido piruvico in una reazione exergonica. La maggior parte dell’energia è conservata negli elettroni ad alta energia del NADH e nei legami fosfatici dell’ATP.

KrebsCycle

Il Krebscycle completa l’ossidazione delle molecole organiche. Rilascia l’energia che è immagazzinata nel2 molecole di piruvato. Il piruvato puòsolo completamente ossidato in presenza di ossigeno.

1. Prima di poter entrare nel ciclo di Krebs, deviforma acetil Co-A

· Le molecole di acido piruvico vengono spostate dal citoplasma nei mitocondri dalle proteine portatrici nella membrana mitocondriale. Una volta all’interno del mitocondrio,il piruvato viene convertito in acetil Co-A in una reazione che utilizza più enzimi.

o CO2 viene rimosso dal gruppo carbossilico del piruvato, trasformandolo da un composto a 3 atomi di carbonio a un composto a 2 atomi di carbonio. La CO2 viene rilasciata.

o La molecola 2-carbonio viene ossidata a formacetato. NAD è ridotto a NADH nelprocesso e vengono prodotte 2 molecole di NADH.

o Coenzima A, un composto formato dalla vitamina A, si attacca all’acetato e forma acetil Co-A, che è molto più reattivo dipiruvato.

2. Ciclo di Krebs

Per ogni giro del Krebscycle:

· 2 diversi atomi di carbonio sono ossidati, e di lasciare CO2

· 3 NADH e 1 FADH2 sono prodotti

· 1 molecola di ATP è prodotto da substrato levelphosphorylation

· Ossalacetato deve essere rigenerato

Per ogni glucosio moleculethat è diviso durante la glicolisi:

· 2 acetil frammenti sono prodotti

· 2 giri del ciclo di Krebs deve essere completato tocompletely ossidare il glucosio

Procedura di Krebscycle: ogni passo è un enzima mediata

1. L’acetil Co – A si rompe e l’acetato di 2-carbonio si lega a una molecola di 4-carbonio di ossaloacetato (un composto che si trova naturalmente nella matrice mitocondriale) e forma acido citrico.

2. L’acido citrico viene convertito nel suo isomero, acido isocitrico.

3. 2 cose accadono:

a. L’acido isocitrico perde CO2 lasciando un 5 carbonmolecule

b. Il composto di carbonio 5 è ossidato e NAD è ridotto

4. Catalizzata da più enzimi:

a. La CO2 viene rimossa dalla molecola di carbonio 5

b. La molecola di carbonio rimanente 4 è ossidata e NAD isreduced

5. Si verifica la fosforilazione del livello del substrato. 1 ATP è fatto.

6. Una molecola è ossidato FAD è ridotto a formare FADH2

7. L’acqua viene aggiunta per rendere possibile la reazione successiva

8. Una molecola isoxidized ed il NAD è ridotto per formare il NADH e l’ossaloacetato è rigenerato in modo dal thecycle può cominciare ancora.

2 giri del ciclo di Krebsprodurre la seguente forma ogni molecola di glucosio:

6 molecole di CO2

2 molecole di ATP vengono creati da substratelevel fosforilazione

6 molecole di NADH

2 FADH2 molecole

Catena di Trasporto degli Elettroni

ECC è fatto di vettore di elettroni delle molecole incorporati nel innermitochondrial membrana. Ogni vettore è più elettronegativo di quello precedente, quindi gli elettroni vengono tirati giù dalla catena fino a raggiungere l’accettore finale di elettroni, l’ossigeno.

· La maggior parte dei portatori di ETC sono proteine che si legano ai cofattori. Sono i cofattori che accettano e donano elettroni.

Sequenza di reazioni nel ETC:

Il NADH è ossidato e la flavoproteina è ridotta. Ad alta energia, gli elettroni sono trasferiti fromNADH per FMN

Flavoproteina è ossidato come passa elettroni a un ferro da stiro-sulfurprotein (FeS)

FeS è ossidato come passa electronsto l’unico non-proteina composto nella catena, uniquinone (Q)

Q passa elettroni ad un susseguirsi di molecole di citocromo

Citocromo a3, l’ultimo vettore della catena, passeselectrons di ossigeno molecolare O2

Come O2 è ridotto, forma acqua. Per ogni 2 molecole di NADH, un O2è ridotto e vengono prodotte 2 molecole di H2O.

Nota: l’ETC NON crea direttamente ATP. Genera un gradiente protonico sulla membrana interna dei mitocondri. Questo immagazzina energia potenziale chimica chepuò essere usato per fosforilare ADP.

Chemiosmosi: l’unione dei processi di exergonicelectron fluisce lungo una catena di trasporto di elettroni alla produzione endergonica di ATP creando un gradiente protonico attraverso una membrana. Il gradiente di protoni guida la sintesi di ATP mentre i protoni si diffondono attraverso la membrana.

· Empathasizes il collegamento tra phosphorylationand protone pendenze

· Rende la fosforilazione ossidativa (in cellularrespiration) possibile e photophosphorylation (nella fotosintesi) possibile

· in Grado di fare solo ATP con l’aiuto del enzymeATP sintasi

Revisione del Processo

il flusso di Energia sequenza:

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

Fermentazione

Permette alle cellule di produceATP senza ossigeno.

1. La glicolisi si presenta esattamente come fa in aerobicrespiration, ma nella respirazione anaerobica, il piruvato è ridotto e il NAD isregenerated. Ciò impedisce alla cellula diesaurire la sua fornitura di NAD necessaria per la respirazione aerobica.

2. Il piruvato subisce quindi la fermentazione. Esistono 2 tipi di fermentazione.

a. Fermentazione alcolica: avviene nelle piante, nei lieviti e nei batteri. Il piruvato viene convertito in etanolo.

1. Pyruvateloses CO2 e viene convertito in acetaldeide composto 2-carbonio.

2. NADHis ossidato e acetaldeide id ridotto a etanolo

b. Fermentazione dell’acido lattico: si verifica nelle cellule animali. Il piruvato viene convertito in acido lattico. Usato per fare formaggio e yogurt e in umanocellule muscolari quando l’ossigeno è scarso.

1. NADHis ossidato e piruvato viene convertito in acido lattico