Oxigen sau aerobic pas metabolismului energetic, guru-ul de student

Postat în biologie Tag-uri: metabolismul energetic

Următoarea etapă a metabolismului energetic merge pentru glicoliză - respirația celulară. sau cum este numit, oxidare biologică. Această oxidare etapă de oxigen a compușilor organici. Dacă luăm în considerare respirația într-un sens larg, această absorbție proces organisme vii de oxigen (O2) din mediul înconjurător și de bioxid de carbon (CO2). Acest proces este necesar pentru a menține procesele oxidative intracelulare care furnizează metabolismul energetic. Respirația poate fi respirație externă și țesut sau celulă. Care este respirația externă este clar din titlu. Deci, este procesul de schimb de gaze între organism viu și mediul său. reacții redox enzimatice set - de țesuturi sau respirația celulară (de asemenea, cunoscut sub numele de biooxidation). Ca urmare a acestor reacții sunt complexe substanțe organice sunt oxidate cu oxigen la dioxid de carbon, în care energia eliberată celulele stocată sub formă de ATP.

respirația celulară în plante, animale și cele mai multe microorganisme aerobe începe cu scindarea CO2 (decarboxilare) dintr-o moleculă de acid piruvic (piruvat), care a fost format în timpul glicolizei. Astfel, glicoliza este etapa pregătitoare necesară a respirației celulare prin scindarea situsului de carbohidrați. În timpul acestei reacții din piruvat off CO2 și a reziduurilor dvuhuglerodny format - radical acid acetic (acetil radical). Acest reziduu dvuhuglerodny atașat la o moleculă de purtător universal de radicali de hidrocarbură - coenzima A - cu formarea acetil-coenzima A (acetil-CoA). Ca rezultat al acestei reacții, NAD + este redus la NADH. Acetil-CoA și NADH formată în timpul oxidării acizilor grași, care sunt substraturi, de asemenea, pentru respirația celulară. oxidarea Ulterior a acetil-CoA are loc în ciclul Krebs. și NADH - în lanțul respirator mitocondrial. In ciclul Krebs la diferite etape pot intra toți aminoacizii. Astfel, căile de ciclul Krebs converg și oxidarea glucide și grăsimi și proteine.

Clivajul molecule de dioxid de carbon din moleculele de acid piruvic.

ciclul Krebs (cum este numit ciclul acidului tricarboxilic sau ciclul acidului citric) - este un proces complex redox multipas, în care restul de acid acetic obținut din acetil-CoA este complet oxidat la 2 molecule de CO2 pentru a forma 3 molecule NADH, o moleculă FADN2 și o moleculă de GTP. Toate enzimele ciclului Krebs precum enzimele de oxidare a acizilor grași sunt localizate în matricea mitocondrială și o enzimă - succinat - situată în membrana mitocondrială internă.

În prima etapă a restului de acid acetic ciclul Krebs este transferat de la acetil-CoA per moleculă de acid oxaloacetică (oxaloacetat) pentru a forma acid citric (citrat), care prin reacția formarea intermediarului acid cis-aconitic, acidul izocitric este transformat în (isocitrate). acidul izocitric este clivat de CO 2 și H2 + atom. formând astfel o moleculă de NADH și a-cetoglutaric acidului (a-ketoglutarat), care interacționează cu o moleculă de coenzima A. Această moleculă scindat a doua CO2 și formează o altă moleculă de NADH și compus succinil-CoA cu energie înaltă, care este clivat pentru a forma un succinic liber Acid (succinat), care este însoțită de sinteza GTP PIB și Pi. Acidul succinic este oxidat la fumarat (fumarat) pentru a forma FADN2. acidul fumaric, cu adaos de apă este transformată în acid malic (malat) și acid malic este oxidat la oxaloacetică (oxaloacetat) pentru a forma NADH. În această etapă a ciclului Krebs este închis, adică, oxaloacetat poate intra din nou bucla și se condensează, cu următorul fragment de acid acetic pentru a forma citrat.

Astfel, reacția generală a ciclului Krebs poate fi descrisă prin următoarea ecuație:

Energia eliberată în timpul oxidării acetil-CoA este stocată într-o singură moleculă de GTP (care poate fi transformat in ATP) si 4 molecule de reducere a echivalentelor (molecule NADH 3 și unul FADN2)
sau care pot fi utilizate în diverse procese biosintetice, sau oxidat. oxidarea lor în continuare are loc în lanțul respirator mitocondrial, care este localizat în membrana mitocondrială internă. Când oxidarea NADH în lanțul respirator al mitocondriilor sunt detașate de acesta electroni, și le transferă la o moleculă de oxigen. În lanțul respirator bacteriană aerobă este situat în structurile speciale ale membranei plasmatice - mesosoma, și în general se aseamana cu lanțul respirator mitocondrial.

caracteristicile ciclului Krebs

Acetil coenzima A - o sursă de grupări acetil sunt piruvatul, acizi grași și aminoacizi.
Sursa unii dintre intermediari sunt aminoacizi.

Fosforilarea oxidativă incepe cu oxidarea NADH în lanțul respirator al mitocondriilor însoțit de îndepărtarea a doi electroni și un proton (H +). Acceptorul final de electroni este O2 acestea. care se leagă de ionii H +. situate în matrice pentru a forma H2 O. Electronii selectați dintre NADH sunt transferate în lanțul respirator de la un transportator la altul și își pierd potențialul lor de reducere. O parte din energia eliberată în timpul acestei este disipată sub formă de căldură, dar, în plus, o parte din energia este cheltuită pentru a crea mitocondrial concentrației diferenței membranei de protoni interior (potențialul electrochimic) datorită transferului lor în mai multe puncte ale lanțului respirator (așa-numitele puncte de conjugare) ale matricei spațiul intermembrane.

Diferența a concentrației de protoni din faptul că transferul de electroni de la NADH la oxigen se produce „pomparea“ de protoni din matricea spatiului intermembrane mitocondriilor.

„Pompare“ protoni din matricea mitocondrială la spațiul intermembrane

Ca rezultat al lanțului respirator al H mitocondrial + concentrare în spațiul intermembrane de concentrație mult mai mare în matrice, se creează un gradient de concentrație proton mitocondriale orientată spre interior. membrana mitocondrială este impermeabilă la ele, adică, putem spune că funcționează ca un baraj hidroelectric, care deține apa din rezervor. Energia gradientului utilizat sintaza enzima ATP. transporta matricea ioni H + și sintetizarea ATP din ADP și Pi.

Pentru sinteza 1 molecule ATP trebuie transferate în mitocondrii H 3 + ion concentrație a gradientului, prin urmare, datorită oxidării NADH, 1 molecula poate fi sintetizat trei molecule de ATP, iar oxidarea 1 molecule FADN2 - 2 molecule de ATP.

De asemenea, o parte din concentrarea energiei de gradient de protoni este cheltuită pe transportul prin membrana mitocondrială internă a diferitelor substanțe. Sinteza ATP in mitocondrie enzima ATP sintetaza este numită fosforilării oxidative. subliniind relația acestui proces la oxidarea substraturilor organice.

Caracteristicile fosforilării oxidative

Atomii de hidrogen derivate din NADH + H + și FADN2.
oxigen molecular.

Astfel, ca urmare a oxidării complete a glucozei la CO2 de dioxid de carbon și gaz H2O apă produce o cantitate mare de ATP - 38 molecule. Două dintre ele sunt sintetizate în procesul de glicoliza, iar restul de 36 - în oxidarea piruvatului. 1) formarea unei molecule de piruvat în glicoliză restaurat molecula de oxidare NADH in mitocondrii care da 3 molecule ATP. 2) în timpul decarboxilarea piruvatului și formarea acetil-CoA va fi restaurat chiar și o moleculă de NADH (adică, este 3 molecule de ATP). 3) formată în ciclul 3 molecula NADH Krebs (aceasta va 9 molecule de ATP), 1 molecula FADN2 (plus două molecule de ATP) si 1 molecula de GTP (terminalul comunică fosfații energetice cu ADP, care dă o moleculă suplimentară 1 ATP). Ie oxidarea completă care rezultă în glicolizei 1 moleculă NADH piruvatului și o moleculă obținută 18 molecule de ATP și 2 - 36 molecule de ATP, respectiv. Având în vedere că, în procesul de glicoliza format două molecule de ATP, producția totală de energie în oxidarea glucozei la dioxid de carbon (CO2) și apă (H2O) în procesul respirației celulare, ATP-ul este moleculele sostavlyat38.

randamentul energetic plin de oxidare a glucozei la dioxid de carbon și apă în respirației celulare a fost de 38 molecule de ATP

Ecuația finală a procesului va fi după cum urmează:

Eficacitatea oxidarea completă a glucozei la dioxid de carbon și apă este foarte mare: 55 până la 70% din energia degajată (în funcție de condițiile specifice) stocate sub formă de obligațiuni molecule ATP bogate în energie; restul de energie este disipată sub formă de căldură.

Astfel, reacțiile de schimb de energie discontinue este ATP.

A se vedea, de asemenea:

• 
  Biosinteza proteinelor. Broadcast.
• 
  Reacțiile ușoare dependente de fotosinteză
• 
  embriogenezei
• 
  Faza de întunecată a fotosintezei