glycolyse: oxideert glucose tot formpyruvaat

Ch.9 cellulaire ademhaling

een overzicht

er zijn drie stadia die optreden in cellulaire ademhaling:

1. Glycolyse

* komt voor in het cytoplasma

* is de gedeeltelijke oxidatie van glucose (6 koolstoffen)in 2 moleculen pyruvaat (pyruvinezuur) dat 3 koolstoffen

2 bevat. Krebscycle (ook bekend als citroenzuurcyclus)

· komt voor in de mitochondriale matrix

· voltooit de oxidatie van glucose

i. Breekt pyruvaat af in CO2

3. Elektrontransportketen en oxidatieve fosforylering

· vindt plaats op de binnenmembranen van themitochondriën

· accepteert energized elektronen van reducedcoenzym dragermoleculen (NADH en FADH2).

* gebruikt de beweging van elektronen om ATP-inoxidatieve fosforylering te creëren. Produceert ongeveer 90% van ATP.

o de elektronen werden geoogst tijdens de glycolyse en de Krebs-cyclus.

O oxygen vult de elektronen door middel van een reeks reacties in de elektronentransportketen tot achtereenvolgens lagere energietoestanden

katabole route waarbij een 6 koolstof glucose-molecuul wordt gesplitst in twee 3 koolstofsuikers die vervolgens worden geoxideerd en herschikt door middel van een stapsgewijs metabolisch proces dat twee moleculen pyruvinezuur produceert.

* elke reactie in glycolyse wordt gekatalyseerd door zijn eigen specifieke enzym in het cytoplasma

· er komt geen CO2 vrij bij de oxidatie van glucose tot pyruvaat.

· kan met of zonder O2

optreden de reacties van de glycolyse treden op in 2 fasen:

1. Energieinvesteringsfase: een 5-stappenproces dat glucose in tweeën deelt. Dit proces omvat ATP.

Stap 1: glucose komt in de cel terecht en koolstof # 6 wordt gefosforyleerd (fosfaatbindingen). Deze reactie gebruikt ATP.

Stap 2: een enzym genaamd isomerase katalyseert de reactie die de structuur van glucose 6-fosfaat verandert in zijn isomerfructose 6-fosfaat.

Stap 3: koolstof # 1 van fructose-6-fosfaat is gefosforyleerd. Gebruikt een ATP.

Stap 4: Fructose-1,6-difosfaat wordt in een enzymgecontroleerde reactie in twee-identieke drie-koolstofsuikers gesneden. Dit is de reactie die glycolysis zijn naam geeft.

Stap 5: Enzyme-controllereactie die het mogelijk maakt de twee suikers om te zetten in de andere.

2. Energyielding fase: de 2 intermediaire 3carbonmoleculen worden geoxideerd en ATP en NADH worden geproduceerd.

• nettowinst van 2 ATP door fosforylering op substraatniveau (de productie van ATP door de directe overdracht van PO4 van een intermediair substraat naar ADP. Reactie wordt gecontroleerd door enzymen)

· 2 de molecules van NAD worden verminderd tot formNADH. Energie in de hoge-energetische elektronen van NADH zal gebruikt worden om ATP te maken in oxidatieve fosforylatie (Atpproductie van de exergonische overdracht van elektronen van voedselmoleculen naar een eindelektronacceptor, in dit geval O2.

Stap 1: 2 enzym-gekatalyseerde reacties, vermindert men NADto NADH en andere phosphorylates de 2 suikers. 2 NADH molecules worden geproduceerd uit everymolecule van glucose.

Stap 2: ATP wordt geproduceerd in substraatphosphorylering. PO4 istransfered van de gefosforyleerde suikers naar ADP. Produceert 2 ATP moleculen van elke glucosemolecule. Dit komt in de plaats van de twee ATP ‘ s die in de energie-investeringsfase worden gebruikt.

Stap 3: bereidt zich voor op de volgende reactie. Verplaatst Het Fosfaat van koolstof # 3 naar koolstof # 2.

Stap 4: enzymen verwijderen water. Dit maakt de binding die de fosfaat toCarbon #2 bevat zwak en onstabiel.

Stap 5: 2 ATP-moleculen worden geproduceerd door substratelevel fosforylering.

samenvatting vergelijking:

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

Glucose wordt geoxideerd in 2moleculen van pyruvinezuur in een exergone reactie. Het grootste deel van de energie wordt behouden in de hoog-energie elektronen van NADH en in de fosfaatbindingen van ATP.

KrebsCycle

de Krebscycle voltooit de oxidatie van organische moleculen. Het geeft de energie vrij die in the2 molecules van pyruvate wordt opgeslagen. Pyruvaat kan alleen volledig geoxideerd worden in aanwezigheid van zuurstof.

1. Voordat we de Krebs-cyclus kunnen betreden, moeten we acetylco-A

vormen· Pyruvinezuur moleculen worden van hetytoplasma naar de mitochondriën verplaatst door dragereiwitten in het mitochondriale membraan. Eenmaal binnen mitochondrion, wordt pyruvate omgezet in acetyl Co-A in een reactie die veelvoudige enzymen gebruikt.

O CO2 wordt verwijderd uit de pyruvaatcarboxylgroep, waarbij het wordt vervangen door een 3-koolstofverbinding in een 2-koolstofverbinding. CO2 komt vrij.

o het 2-koolstofmolecuul wordt geoxideerd tot formacetaat. NAD wordt gereduceerd tot NADH in het proces en 2 NADH molecules worden geproduceerd.

o co-enzym A,een uit vitamine A gevormde verbinding, hecht zich aan het acetaat en vormt acetylco-A, dat veel reactiever is danpyruvaat.

2. Krebs-cyclus

voor elke beurt van de Krebscyclus:

* 2 koolstoffen komen in het acetyldeel van acetylCo-A.

· 2 verschillende koolstofatomen zijn geoxideerd en laat als CO2

· 3 NADH en 1 FADH2 worden geproduceerd

· 1 ATP molecuul wordt geproduceerd door substraat levelphosphorylation

· Oxaalacetaat moet worden geregenereerd

Voor elke glucose moleculethat is verdeeld tijdens de glycolyse:

· 2 acetyl-fragmenten worden geproduceerd

· 2 bochten van de Krebs-cyclus moet worden ingevuld tocompletely oxideren glucose

Stappen van de Krebscycle: elke stap is een enzym gemedieerde

1. Acetyl Co-A breekt uit elkaar en de 2-koolstofacetaatbindingen aan een 4-koolstofmolecuul van oxaloacetaat (een verbinding die van nature voorkomt in de itochondriale matrix) en vormt citroenzuur.

2. Citroenzuur wordt omgezet in zijn isomeer, isocitroenzuur.

3. 2 dingen gebeuren:

a. Isocitroenzuur verliest CO2, waardoor een 5 koolstofmolecuul

b. de 5 koolstofverbinding wordt geoxideerd en nad wordt verminderd

4. Gekatalyseerd door meerdere enzymen:

a. CO2 wordt verwijderd uit het 5-koolstofmolecuul

b. De resterende 4 koolstofmolecule wordt geoxideerd en NAD wordt

5 verminderd. Fosforylering van het substraatniveau vindt plaats. 1 ATP is gemaakt.

6. Een geoxideerd molecuul fad wordt gereduceerd tot FADH2

7. Water wordt toegevoegd om de volgende reactie mogelijk te maken

8. Een molecuul isoxidized en NAD wordt verminderd om NADH te vormen en oxaloacetate wordt geregenereerd zodat de cyclus opnieuw kan beginnen.

2 wendingen van Krebs cycleproduce de volgende vorm elke glucosemolecule:

6 CO2-moleculen

2 ATP-moleculen worden gecreëerd door substratelevelfosforylatie

6 NADH-moleculen

2 FADH2-moleculen

de keten van het elektronentransport

enz. wordt gemaakt van elektronendragermoleculen die in het innermitochondrial membraan worden ingebed. Elke drager is elektronegatiever dan degene ervoor, dus de elektronen worden naar beneden getrokken tot ze de uiteindelijke elektronenacceptor, zuurstof, bereiken.

* de meeste dragers in ETC zijn eiwitten die gebonden zijn aan cofactoren. Het zijn de factoren die elektronen accepteren en afstaan.

volgorde van reacties in de ETC:

NADH wordt geoxideerd en flavoproteïne wordt verminderd. Hoog-energetische elektronen worden overgedragen fromNADH te FMN

Flavoprotein is geoxideerd als het gaat elektronen om een ijzer-sulfurprotein (FeS)

FeS is geoxideerd als het gaat electronsto de enige niet-eiwit-verbinding in de keten, uniquinone (Q)

Q gaat elektronen aan een opeenvolging van cytochroom moleculen

Cytochroom a3, de laatste vervoerder in de keten, passeselectrons moleculaire zuurstof, O2

Als O2 wordt gereduceerd, het vormen water. Voor elke 2 NADH molecules, wordt één verminderd O2, en 2 H2o molecules gemaakt.

opmerking: ETC maakt ATP niet direct. Het genereert een protongradiënt op het binnenste membraan van de mitochondriën. Dit slaat chemische potentiële energie op die aan phosphorylate ADP kan worden gebruikt.

Chemiosmose: de verbinding van de processen van exergonicelectron stroom langs een elektronentransportketen naar endergone ATP productie door het creëren van een proton gradiënt over een membraan. De protongradiënt drijft ATP synthese aan aangezien protonen terug across het membraan diffunderen.

* Empathasizes the link between phosphorylation and proton gradients

* Makes oxidative phosphorylation (in cellularrespiration) possible and photofosforylation (in photosynthese) possible

* Can only make ATP with the help of the enzymeATP synthase

herziening van het proces

sequentie van de energiestroom:

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

Gisting

Kunnen de cellen produceATP zonder zuurstof.

1. Glycolyse komt precies voor zoals bij aerobicrespiratie, maar bij anaërobe ademhaling wordt pyruvaat verminderd en NAD geregenereerd. Dit voorkomt dat de cel zijn toevoer van NAD opheft die nodig is voor aërobe ademhaling.

2. Het pyruvaat ondergaat dan fermentatie. Er zijn 2 soorten fermentatie.

a. alcoholische gisting: komt voor in planten, gist en bacteriën. Pyruvaat wordt omgezet in ethanol.

1. Pyruvatelosen CO2 en wordt omgezet in de 2-koolstofverbinding aceetaldehyde.

2. NADHis geoxideerd en aceetaldehyde id gereduceerd tot ethanol

B. melkzuurfermentatie: komt voor in dierlijke cellen. Pyruvaat wordt omgezet in melkzuur. Gebruikt om kaas en yoghurt te maken en in menselijke spiercellen wanneer zuurstof schaars is.

1. NADHis geoxideerd en pyruvaat omgezet tot melkzuur