glicoliză: oxidează glucoza pentru a formapiruvat

Ch.9 respirația celulară

o prezentare generală

există trei etape care apar în respirația celulară:

1. Glicoliza

· apare în citoplasmă

· este oxidarea parțială a glucozei (6 atomi de carbon)în 2 molecule de piruvat (acid piruvic) care are 3 atomi de carbon

2. Krebscycle (aka ciclul acidului citric)

· apare în matricea mitocondrială

· completează oxidarea glucozei

i. Descompune piruvatul în CO2

3. Lanțul de transport electronic și fosforilarea oxidativă

· apare la membranele interioare ale mitocondriei

· acceptă electroni energizați din molecule purtătoare de coenzimă reduse (NADH și FADH2).

· folosește mișcarea electronilor pentru a crea ATP fosforilare oxidativă. Produceaproximativ 90% din ATP.

o electronii au fost recoltați în timpul glicolizei și al ciclului Krebs.

o Oxigentrage electronii printr-o serie de reacții în lanțul de transport al electronilor pentru a reduce succesiv stările de energie

calea catabolică în timpul căreia o moleculă de glucoză 6 carbon este împărțită în două zaharuri de carbon 3 care sunt apoi oxidate și rearanjate de un proces metabolic profund care produce două molecule de acid piruvic.

· fiecare reacție în glicoliză este catalizată de propria enzimă specifică din citoplasmă

· nu se eliberează CO2 în oxidarea glucozei în piruvat.

· poate apărea fie cu sau fără O2

reacțiile glicolizei apar în 2 faze:

1. Faza de investiții energetice: un proces în 5 pași care împarte glucoza în două. Acest procesconsumă ATP.

Pasul 1: glucoza intră în celulă și carbonul # 6 isfosforilat (legături fosfat la acesta). Această reacție utilizează ATP.

Pasul 2: o enzimă numită izomerază catalizează acțiunea care modifică structura glucozei 6-fosfat în izomerfructoza 6 – fosfat.

Pasul 3: carbonul # 1 al fructozei 6-fosfat izfosforilat. Folosește un ATP.

Pasul 4: fructoza 1,6 difosfatul este tăiată în douăcarturi non-identice cu trei atomi de carbon într-o reacție controlată enzimatic. Aceasta este reacția care dă glicolizănumele său.

Pasul 5: reacția controlată de enzime care permite transformarea celor două zaharuri în cealaltă.

2. Faza Energyyielding: 2 intermediare 3molecule de carbon sunt oxidate și ATP și NADH sunt produse.

• câștig Net de 2 ATP prin fosforilarea nivelului substratului (producția de ATP prin transferul direct al PO4 de la un substrat intermediar la ADP. Reacția este controlată de enzime)

· 2 moleculele de NAD sunt reduse la formNADH. Energia în electronii de înaltă energie ai NADH va fi utilizată pentru a face ATP în fosforilarea oxidativă (producția de la transferul exergonic al electronului de la moleculele alimentare la acceptorul de electroni afinal, în acest caz O2.

Pasul 1: 2 reacții catalizate de enzime, unul reduce NADto NADH, iar celălalt fosforilează cele 2 zaharuri. 2 molecule NADH sunt produse din fiecaremoleculă de glucoză.

Pasul 2: ATP este produs în nivel de substratfosforilare. PO4 estetransferat din zaharurile fosforilate în ADP. Produce 2 molecule ATP din fiecare glucozămoleculă. Aceasta înlocuiește cele 2 ATP utilizateîn faza de investiții energetice.

Pasul 3: Se pregătește pentru următoarea reacție. Mută fosfatul din carbonul # 3 în carbonul#2.

Pasul 4: enzimele elimină apa. Acest lucru face ca legătura care ține fosfatul toCarbon #2 să fie slabă și instabilă.

Etapa 5: 2 moleculele ATP sunt produse prin fosforilarea substratului.

ecuația sumară:

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

glucoza este oxidată în 2molecule de acid piruvic într-o reacție exergonică. Cea mai mare parte a energiei este conservată înelectronii de înaltă energie ai NADH și în legăturile fosfatice ale ATP.

KrebsCycle

Krebscycle completează oxidarea moleculelor organice. Eliberează energia stocată în2 molecule de piruvat. Piruvatul poatedoar complet oxidat în prezența oxigenului.

1. Înainte de a intra în ciclul Krebs, trebuieformează acetil Co-a

· moleculele de acid piruvic sunt mutate din citoplasmă în mitocondrii de către proteinele purtătoare din mitocondrialămembrana. Odată ajuns în mitocondrie,piruvatul este transformat în acetil Co-A într-o reacție care utilizează mai multe enzime.

o CO2 este eliminat din gruparea carboxil a piruvatului, schimbându-l dintr-un compus cu 3 atomi de carbon într-un compus cu 2 atomi de carbon. CO2 este eliberat.

o molecula de 2-carbon este oxidată pentru a se formaacetat. NAD este redus la NADH înproces și se produc 2 molecule NADH.

o coenzima A, un compus format din vitamina A,se atașează de acetat și formează acetil Co-A, care este mult mai reactiv decâtpiruvat.

2. Ciclul Krebs

pentru fiecare rotire a ciclului Krebscycle:

pentru fiecare moleculă de glucozăcare este împărțită în timpul glicolizei:

· trebuie completate 2 rotații ale ciclului Krebs pentru a oxida complet glucoza

etapele ciclului Krebscycle: fiecare etapă este mediată de enzime

1. Acetil Co-A se rupe și se leagă acetat de 2 carbonla o moleculă de 4 carbon de oxaloacetat (un compus găsit în mod natural în matricea mitocondrială) și formează acid citric.

2. Acidul Citric este transformat în izomerul său, acidul izocitric.

3. 2 lucruri se întâmplă:

a. acidul Izocitric pierde CO2 lăsând o 5 carbonmoleculă

b. compusul de carbon 5 este oxidat și NAD este redus

4. Catalizat de enzime multiple:

a. CO2 este eliminat din molecula de carbon 5

b. Restul de 4 molecule de carbon este oxidat și NAD este redus

5. Are loc fosforilarea nivelului substratului. Se face 1 ATP.

6. O moleculă este oxidată FAD este redusă pentru a forma FADH2

7. Se adaugă apă pentru a face posibilă următoarea reacție

8. O moleculă isoxidată și NAD este redusă pentru a forma NADH și oxaloacetat este regenerat, astfel încât ciclul să poată începe din nou.

2 viraje ale ciclului Krebsproduce următoarea formă în fiecare moleculă de glucoză:

6 molecule de CO2

2 molecule ATP sunt create prin fosforilarea substratului

6 molecule NADH

2 molecule FADH2

lanțul de transport al electronilor

ETC este fabricat din molecule purtătoare de electroni încorporate în membrana innermitocondrială. Fiecare purtător estemai electronegativ decât cel dinaintea lui, astfel încât electronii sunt trași în joslanțul până când ajung la acceptorul final de electroni, oxigenul.

secvența reacțiilor în ETC:

NADH este oxidat și flavoproteina este redusă. Electronii de mare energie sunt transferați de lanadh la FMN

Flavoproteina este oxidată pe măsură ce trece electronii într-o proteină de fier-sulf (FeS)

FeS este oxidat pe măsură ce trece electroniila singurul compus non-proteic din lanț, uniquinone (Q)

Q transmite electronii către o succesiune de molecule de citocrom

citocromul A3, ultimul purtător din lanț, treceelectroni la oxigen molecular, O2

pe măsură ce O2 este redus, se formează apă. Pentru fiecare 2 molecule NADH, un O2este redus și se fac 2 molecule H2O.

notă: ETC DOESNOT face ATP direct. Eagenerează un gradient de protoni pe membrana interioară a mitocondriilor. Aceasta stochează energia potențială chimicăpot fi utilizate pentru fosforilarea ADP.

Chemiosmoza: îmbinarea proceselor de exergonicelectron curge pe un lanț de transport de electroni la producția de ATP endergonic prin crearea unui gradient de protoni pe o membrană. Gradientul de protoni conduce sinteza ATP pe măsură ce protonii difuzează înapoi peste membrană.

revizuirea procesului

secvența fluxului de energie:

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

fermentație

permite celulelor să producăatp fără oxigen.

1. Glicoliza apare exact așa cum se întâmplă în aerobicrespirația, dar în respirația anaerobă, piruvatul este redus și NAD esteregenerat. Acest lucru împiedică celula să-și epuizeze furnizarea de NAD care este necesară pentru respirația aerobă.

2. Piruvatul suferă apoi fermentație. Există 2 tipuri de fermentație.

a. fermentarea alcoolică: apare la plante, drojdie și bacterii. Piruvatul este transformat în etanol.

1. Piruvatelozează CO2 și este transformat în compusul 2-carbon acetaldehidă.

2. NADHis oxidat și acetaldehidă id redus la etanol

B. fermentarea acidului Lactic: apare în celulele animale. Piruvatul este transformat în acid lactic. Folosit pentru a face brânză și iaurt și la omcelulele musculare atunci când oxigenul este rar.

1. NADHis oxidat și piruvat este transformat în acid lactic