glykolys: oxiderar glukos till formpyruvat

Ch.9 cellulär andning

en översikt

det finns tre steg som uppstår vid cellulär andning:

1. Glykolys

· förekommer i cytoplasman

· är partiell oxidation av glukos (6 kol)i 2 molekyler pyruvat (pyruvsyra) som har 3 kol

2. Krebscycle (aka citronsyracykel)

· förekommer i mitokondriell matris

· fullbordar oxidationen av glukos

i. Bryter ner pyruvat i CO2

3. Elektrontransportkedja och oxidativ fosforylering

* accepterar energiserade elektroner från reduceradekoenzymbärarmolekyler (NADH och FADH2).

O Teelektroner skördades under glykolys och Krebs-cykeln.

O Oxygenpulls elektronerna genom en serie reaktioner i elektrontransportkedjan till successivt lägre energitillstånd

katabolisk väg under vilken en 6-kolglukosmolekyl delas upp i två 3-kolsocker som sedan oxideras och omarrangeras av astep-wise metabolisk process som producerar två molekyler pyruvsyra.

reaktionerna av glykolys förekommer i 2 faser:

1. Energyinvestment phase: en 5-stegs process som delar glukos i två. Denna processkonsumerar ATP.

Steg 1: glukos kommer in i cellen och kol # 6 isfosforyleras (fosfatbindningar till den). Denna reaktion använder ATP.

steg 2: ett enzym som kallas isomeras katalyserar därverkan som förändrar strukturen av glukos 6-fosfat till dess isomerfruktos 6 – fosfat.

steg 3: Kol # 1 av fruktos 6-fosfat isfosforylerad. Använder en ATP.

steg 4: fruktos 1,6 difosfat skärs i tvåonon-identiska tre-kol sockerarter i en enzymstyrd reaktion. Detta är reaktionen som ger glykolysdess namn.

Steg 5: Enzymkontrollerad reaktion som gör att de två sockerarterna kan omvandlas till den andra.

2. Energyyelding fas: de 2 mellanliggande 3kolmolekylerna oxideras och ATP och NADH produceras.

• nettovinst på 2 ATP genom substratnivå fosforylering (produktion av ATP genom direkt överföring av PO4 från ett mellanliggande substrat till ADP. Reaktionen styrs av enzymer)

· 2 molekyler av NAD reduceras till formNADH. Energi i NADHS högenergielektroner kommer att användas för att göra ATP i oxidativ fosforylering (Vidproduktion från exergonisk överföring av elektron från matmolekyler till afinal elektronacceptor, i detta fall O2.

Steg 1: 2 enzymkatalyserade reaktioner, en reducerar NADto NADH och den andra fosforylerar de 2 sockerarterna. 2 NADH-molekyler produceras från allaglukosmolekyl.

steg 2: ATP produceras i substratnivåfosforylering. PO4 överförs från fosforylerade sockerarter till ADP. Producerar 2 ATP-molekyler från varje glukosmolekyl. Detta ersätter de 2 ATP som användsi energiinvesteringsfasen.

steg 3: förbereder sig för nästa reaktion. Flyttar fosfatet från kol # 3 till Kol # 2.

steg 4: enzymer tar bort vatten. Detta gör bindningen som håller fosfatet tillkol # 2 svag och instabil.

Steg 5: 2 ATP-molekyler produceras genom substratelevel fosforylering.

sammanfattning ekvation:

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

glukos oxideras till 2molekyler pyruvsyra i en exergonisk reaktion. Det mesta av energin bevaras ihögenergielektroner av NADH och i fosfatbindningarna av ATP.

KrebsCycle

Krebscykeln fullbordar oxidationen av organiska molekyler. Det frigör den energi som lagras I2 molekyler av pyruvat. Pyruvatburkendast oxideras fullständigt i närvaro av syre.

1. Innan vi kan gå in i Krebs-cykeln måste vibilda acetyl Co-A

· Pyruvinsyramolekyler flyttas fråncytoplasma till mitokondrier av bärarproteiner i mitokondriermembran. En gång inuti mitokondrionen omvandlas pyruvat till acetyl Co-A i en reaktion som använder flera enzymer.

O CO2 avlägsnas från pyruvatkarboxylgrupp, ändrar den från ett 3-kol till en 2-kolförening. CO2 släpps.

o 2-kolmolekylen oxideras till formacetat. NAD reduceras till NADH iprocess och 2 NADH-molekyler produceras.

o-koenzym A,en förening bildad av vitamin A, fäster vid acetatet och bildar acetyl-Co-A, vilket är mycket mer reaktivt änpyruvat.

2. Krebs cykel

för varje tur av Krebscykeln:

· 2 kol kommer in i acetyldelen av acetylCo-A.

för varje glukosmolekylsom delas under glykolys:

steg i Krebscycle: varje steg är enzymmedierat

1. Acetyl Co – A bryter isär och 2-kolacetatbindningarna till en 4-kolmolekyl oxaloacetat (en förening som finns naturligt i den mitokondriella matrisen) och bildar citronsyra.

2. Citronsyra omvandlas till dess isomer, isocitronsyra.

3. 2 saker händer:

a. Isocitronsyra förlorar CO2 och lämnar en 5-kolmolekyl

b. 5-kolföreningen oxideras och NAD reduceras

4. Katalyseras av flera enzymer:

a. CO2 avlägsnas från 5-kolmolekylen

b. Återstående 4 kolmolekyl oxideras och NAD reduceras

5. Substratnivå fosforylering sker. 1 ATP är gjord.

6. En molekyl oxideras FAD reduceras för att bilda FADH2

7. Vatten tillsätts för att göra nästa reaktion möjlig

8. En molekyl isoxidized och nad reduceras för att bilda NADH och oxaloacetat regenereras så thecycle kan börja igen.

2 vändningar av Krebs-cykelnproducera följande form varje glukosmolekyl:

6 CO2-molekyler

2 ATP-molekyler skapas genom substratelevel fosforylering

6 NADH-molekyler

2 FADH2-molekyler

elektrontransportkedja

ETC är gjord av elektronbärarmolekyler inbäddade i det innermitokondriella membranet. Varje bärare ärmer elektronegativ än den före den, så elektronerna dras nerkedjan tills de når den slutliga elektronacceptorn, syre.

sekvens av reaktioner i ETC:

NADH oxideras och flavoprotein reduceras. Högenergielektroner överförs frånnadh till FMN

Flavoprotein oxideras när det passerar elektroner till ett järnsulfurprotein (FeS)

FeS oxideras när den passerar elektronertill den enda icke-proteinföreningen i kedjan, unikinon (Q)

Q överför elektroner till en följd av cytokrommolekyler

cytokrom a3, den sista bäraren i kedjan, passerarelektroner till molekylärt syre, O2

när O2 reduceras bildas det vatten. För varje 2 NADH-molekyler, en O2reduceras och 2 H2o-molekyler tillverkas.

OBS: ETC gör inte ATP direkt. Detgenererar en protongradient på mitokondriernas inre membran. Detta lagrar kemisk potentiell energi somkan användas för att fosforylera ADP.

Kemiosmos: sammanfogningen av processerna för exergonicelectron strömmar ner en elektrontransportkedja för att endergonisk ATP-produktion genom att skapa en protongradient över ett membran. Protongradienten Driver ATP-syntes när protoner diffunderar tillbaka över membranet.

översyn av processen

energiflödessekvens:

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

jäsning

gör det möjligt för celler att produceraatp utan syre.

1. Glykolys sker exakt som det gör i aerobandning, men i anaerob andning reduceras pyruvat och nad isregenereras. Detta förhindrar cellen frånutmattning av dess tillförsel av NAD som är nödvändig för aerob andning.

2. Pyruvatet genomgår sedan jäsning. Det finns 2 typer av jäsning.

a. alkoholjäsning: förekommer i växter, jäst och bakterier. Pyruvat omvandlas till etanol.

1. Pyruvateloses CO2 och omvandlas till 2-kolföreningen acetaldehyd.

2. NADHis oxideras och acetaldehyd id reduceras till etanol

B. mjölksyrafermentering: förekommer i djurceller. Pyruvat omvandlas till mjölksyra. Används för att göra ost och yoghurt och i människamuskelceller när syre är knappt.

1. NADHis oxideras och pyruvat omvandlas till mjölksyra