Glykolyse: oksiderer glukose til formpyruvat

Ch.9 Cellulær Respirasjon

En Oversikt

det er tre stadier som oppstår i cellulær respirasjon:

1. Glykolyse

· Forekommer i cytoplasma

* er partiell oksidasjon av glukose (6 karboner)i 2 molekyler pyruvat (pyruvsyre) som har 3 karboner

2. Krebscycle (aka sitronsyre syklus)

* Forekommer i mitokondriellmatrisen

* Fullfører oksidasjonen av glukose

i. Bryter ned pyruvat TIL CO2

3. Electrontransportkjede og oksidativ fosforylering

* Forekommer ved de indre membranene av mitokondrier

* Aksepterer energiserte elektroner fra reduserte koenzymbærermolekyler (NADH og FADH2).

* Bruker bevegelsen av elektroner til å skape ATP inoksidativ fosforylering. Produserer ca 90% AV ATP.

O Theelectrons ble høstet under glykolyse og Krebs syklusen.

O Oxygenpuls elektronene gjennom en rekke reaksjoner i elektrontransportkjeden til suksessivt lavere energitilstander

Katabolsk vei hvor en 6 karbon glukose molekyleis delt inn i to 3 karbon sukker som deretter oksideres og omarrangeres av astep-messig metabolsk prosess som produserer to molekyler pyruvinsyre.

* INGEN CO2 frigjøres i oksidasjonen av glukose til pyruvat.

* kan forekomme Enten Med Eller Uten O2

reaksjonene av glykolyse forekommer i 2 faser:

1. Energyinvestment fase: en 5-trinns prosess som deler glukose i to. Denne prosessenbruker ATP.

Trinn 1: glukose kommer inn i cellen og karbon # 6 isfosforylert (fosfatbindinger til det). Denne reaksjonen bruker ATP.

Trinn 2: et enzym kalt en isomerase katalyserer derhandling som endrer strukturen av glukose 6-fosfat til isomerfruktose 6-fosfat.

Trinn 3: Karbon # 1 av fruktose 6-fosfat isphosphorylated. BRUKER ATP.

Trinn 4: Fruktose 1,6 difosfat er kuttet i toikke-identiske tre-karbon sukker i en enzymstyrt reaksjon. Dette er reaksjonen som gir glykolysedets navn.

Trinn 5: Enzymkontrollertreaksjon som gjør at de to sukkene kan konverteres til den andre.

2. Energyyielding fase: de 2 mellomliggende 3karbon molekylene oksyderes og ATP og NADH produseres.

• Netto gevinst PÅ 2 ATP ved substratnivå fosforylering (produksjon AV ATP ved direkte overføring AV PO4 FRA et mellomliggende substrat TIL ADP. Reaksjonen styres av enzymer)

· 2 molekyler AV NAD reduseres til formNADH. Energi i HØYENERGIELEKTRONER AV NADH vil bli brukt TIL Å lage ATP i oksidativ fosforylering (Vedproduksjon fra eksergonisk overføring av elektron fra matmolekyler til afinal elektronacceptor, i dette tilfellet O2.

Trinn 1: 2 enzymkatalyserte reaksjoner, en reduserer NADto NADH og den andre fosforylerer de 2 sukkerene. 2 NADH molekyler er produsert fra hvermolekyl av glukose.

Trinn 2: ATP produseres i substratnivåfosforylering. PO4 eroverført fra fosforylerte sukkerarter TIL ADP. Produserer 2 ATP molekyler fra hver glukosemolekyl. Dette erstatter 2 ATP som brukesi energiinvesteringsfasen.

Trinn 3: Forbereder neste reaksjon. Flytter fosfat fra Karbon #3 Til Karbon # 2.

Trinn 4: Enzymer fjerner vann. Dette gjør bindingen som holder fosfatet tilkarbon # 2 svakt og ustabilt.

Trinn 5: 2 ATP-molekyler produseres ved substratelevel fosforylering.

oppsummering ligning:

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

Glukose oksyderes til 2molekyler av pyruvsyre i en eksergonisk reaksjon. Det meste av energien er bevart ihøy-energi elektroner AV NADH og I FOSFATBINDINGENE TIL ATP.

KrebsCycle

Krebscycle fullfører oksidasjonen av organiske molekyler. Det frigjør energien som er lagret i2 molekyler pyruvat. Pyruvat kanbare oksideres fullstendig i nærvær av oksygen.

1. Før Vi kan gå inn I Krebs syklusen, må vidanner acetyl Co-A

O CO2 fjernes fra pyruvatkarboksylgruppe, og endrer DEN fra en 3-karbon til en 2-karbonforbindelse. CO2 frigjøres.

o 2-karbonmolekylet oksyderes til formacetat. NAD er redusert TIL NADH i prosessen og 2 NADH molekyler produseres.

O Koenzym A, en forbindelse dannet av vitamin a,festes til acetatet og danner acetyl Co-A, som er mye mer reaktiv ennpyruvat.

2. Krebs cycle

for hver Sving Av Krebscycle:

* 3 NADH og 1 FADH2 produseres

* Oksaloacetat må regenereres

for hvert glukosemolekylsom deles under glykolyse:

Trinn Av Krebscycle: hvert trinn er enzymmediert

1. Acetyl Co-A bryter fra hverandre og 2-karbonacetatet binder seg til et 4-karbonmolekyl av oksaloacetat (en forbindelse som finnes naturlig i mitokondriell matrise) og danner sitronsyre.

2. Sitronsyre omdannes til isomer, isocitrinsyre.

3. 2 ting skjer:

A. Isocitric syre mister CO2 forlater en 5 karbonmolekyl

b. 5 karbonforbindelsen oksyderes og NAD reduseres

4. Katalysert av flere enzymer:

A. CO2 fjernes fra 5 karbonmolekylet

b. Resterende 4 karbonmolekyl oksyderes og NAD reduseres

5. Substratnivå fosforylering oppstår. 1 ATP er laget.

6. Et molekyl er oksidert KJEPPH2

7. Vann tilsettes for å gjøre neste reaksjon mulig

8. Et molekyl isoksidert OG NAD reduseres for å danne NADH og oksaloacetat regenereres slik at syklusen kan begynne igjen.

2 slår Av Krebs-syklusenprodusere følgende skjema hvert glukosemolekyl:

6 CO2 molekyler

2 ATP molekyler er opprettet av substratevel fosforylering

6 NADH molekyler

2 FADH2 molekyler

Elektrontransportkjede

ETC er laget av elektronbærermolekyler innebygd i den innermitokondrielle membranen. Hver bærer ermer elektronegativ enn den før den, så elektronene blir trukket nedkjeden til de når den endelige elektron-akseptoren, oksygen.

* De Fleste bærerne I ETC er proteiner som er bundet til kofaktorer. Det er thecofactors som aksepterer og donerer elektroner.

Sekvens av reaksjoner I ETC:

NADH oksideres og flavoprotein reduseres. Høy-energi elektroner overføres franadh TIL FMN

Flavoprotein oksyderes når det passerer elektroner til et jernsulfurprotein (FeS)

FeS oksyderes når den passerer elektronertil den eneste ikke-proteinforbindelsen i kjeden, uniquinone (Q)

Q sender elektroner til en rekke cytokrom molekyler

Cytokrom a3, den siste bæreren i kjeden, passererelektroner til molekylært oksygen, O2

Som O2 er redusert, dannes det vann. FOR hver 2 NADH molekyler, en O2is redusert, og 2 H2O molekyler er laget.

Merk: ETC gjør IKKE ATP direkte. Detgenererer en protongradient på mitokondriens indre membran. Dette lagrer kjemisk potensiell energi somkan brukes TIL å fosforylere ADP.

Chemiosmosis: sammenføyning av prosessene av exergonicelectron strømmer ned en elektrontransportkjede til endergonisk ATP-produksjon ved å skape en protongradient over en membran. Protongradienten driver ATP-syntese som protoner diffus tilbake over membranen.

* Gjør oksidativ fosforylering (i cellulærpuste) mulig og fotofosforylering (i fotosyntese) mulig

* Kan bare lage ATP ved hjelp AV enzymeATP-syntasen

Gjennomgang Av Prosessen

Energi flyt sekvens:

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

Fermentering

Gjør det mulig for celler å produsereatp uten oksygen.

1. Glykolyse skjer akkurat som det gjør i aerobiskåndedrett, men i anaerob respirasjon reduseres pyruvat og NAD erregenerert. Dette forhindrer cellen frautmattende sin tilførsel AV NAD som er nødvendig for aerob respirasjon.

2. Pyruvatet gjennomgår deretter gjæring. Det er 2 typer gjæring.

A. Alkoholholdig gjæring: forekommer i planter, gjær og bakterier. Pyruvat omdannes til etanol.

1. Pyruvat mister CO2 og omdannes til 2-karbonforbindelsen acetaldehyd.

2. NADHis oksidert og acetaldehyd id redusert til etanol

B. Melkesyrefermentering: forekommer i dyreceller. Pyruvat omdannes til melkesyre. Brukes til å lage ost og yoghurt og i menneskemuskelceller når oksygen er knappe.

1. NADHis oksideres og pyruvat omdannes til melkesyre