Reakcja pomostowa i początek cyklu Krebsa

Reakcja pomostowa, znana również jako dekarboksylacja oksydacyjna pirogronianu, zachodzi w matriks mitochondrium. Jest to kluczowy etap łączący glikolizę z cyklem Krebsa.

Vocabulary: Dekarboksylacja - proces, w którym z cząsteczki organicznej odłącza się grupa karboksylowa w postaci CO2.

W trakcie reakcji pomostowej pirogronian $C3$ ulega przemianie w acetylo-CoA $C2$ poprzez dwukrotne odwodorowanie. Podczas tego procesu następuje uwolnienie CO2, który jest jednym z produktów oddychania tlenowego.

Highlight: Reakcja pomostowa jest kluczowym etapem przygotowującym substraty do cyklu Krebsa.

Cykl Krebsa, zwany również cyklem kwasu cytrynowego, rozpoczyna się w matriks mitochondrium. Acetylo-CoA, produkt reakcji pomostowej, łączy się z czterowęglowym szczawiooctanem, tworząc sześciowęglowy cytrynian.

Example: W cyklu Krebsa zachodzi szereg reakcji, w tym odwodorowanie i dekarboksylacja, prowadzących do regeneracji szczawiooctanu i produkcji NADH oraz FADH2.

Cykl Krebsa i łańcuch oddechowy

Cykl Krebsa jest centralnym punktem oddychania tlenowego. W tym procesie cytrynian ulega utlenieniu przez czterokrotne odwodorowanie do szczawiooctanu.

Definition: Cykl Krebsa - seria reakcji biochemicznych, w których acetylo-CoA jest całkowicie utleniane do CO2, z jednoczesną produkcją zredukowanych koenzymów.

Podczas cyklu Krebsa zachodzą następujące procesy:

1. Utlenianie cytrynianu
2. Czterokrotne odwodorowanie
3. Dekarboksylacja
4. Fosforylacja substratowa

Highlight: Cykl Krebsa jest głównym źródłem zredukowanych koenzymów $NADH i FADH2$ dla łańcucha oddechowego.

Łańcuch oddechowy, znany również jako fosforylacja oksydacyjna, jest ostatnim etapem oddychania tlenowego. Zachodzi on w wewnętrznej błonie mitochondrium.

Vocabulary: Fosforylacja oksydacyjna - proces tworzenia ATP z wykorzystaniem energii uwalnianej podczas transportu elektronów w łańcuchu oddechowym.

W łańcuchu oddechowym elektrony są przenoszone przez serię enzymów o coraz wyższym potencjale oksydoredukcyjnym. Końcowym akceptorem elektronów jest tlen, który łączy się z protonami, tworząc wodę metaboliczną.

Mechanizm łańcucha oddechowego i rodzaje oddychania komórkowego

Łańcuch oddechowy działa na zasadzie stopniowego uwalniania energii poprzez wielokrotną wędrówkę wodoru i elektronu. Energia ta jest częściowo wiązana w postaci ATP, a częściowo rozprasza się jako ciepło.

Example: W ubichinonie następuje jonizacja wodoru: 2H → 2H+ + 2e-

Ważnym elementem łańcucha oddechowego jest cytochrom B, który zmienia stan utlenienia żelaza między Fe2+ a Fe3+.

Highlight: Łańcuch oddechowy jest głównym źródłem ATP w oddychaniu tlenowym.

Oddychanie komórkowe można podzielić na dwa główne typy:

1. Oddychanie tlenowe - z udziałem tlenu, prowadzące do całkowitego utlenienia glukozy.
2. Oddychanie beztlenowe - bez udziału tlenu, obejmujące: a) Całkowite utlenienie glukozy z innym akceptorem elektronów $np. azotany, siarczany$ b) Fermentację - niecałkowite utlenienie glukozy

Definition: Fermentacja - proces beztlenowego rozkładu związków organicznych, prowadzący do częściowego uwolnienia energii.

Fermentacja alkoholowa i mlekowa

Fermentacja to rodzaj oddychania beztlenowego, w którym zachodzi niecałkowite utlenienie glukozy. Wyróżniamy dwa główne typy fermentacji: alkoholową i mlekową.

Fermentacja alkoholowa zachodzi m.in. u drożdży. Ogólne równanie tego procesu to:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

Vocabulary: Fermentacja alkoholowa - proces beztlenowego rozkładu glukozy do etanolu i dwutlenku węgla.

Przebieg fermentacji alkoholowej:

1. Glukoza ulega glikolizie do pirogronianu
2. Pirogronian jest przekształcany w etanal $aldehyd octowy$
3. Etanal jest redukowany do etanolu

Highlight: Fermentacja alkoholowa ma szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym i browarnictwie.

Fermentacja mlekowa zachodzi m.in. w mięśniach poprzecznie prążkowanych. Jej ogólne równanie to:

C6H12O6 → 2CH3-CH$OH$-COOH

Vocabulary: Fermentacja mlekowa - proces beztlenowego rozkładu glukozy do kwasu mlekowego.

Produkty fermentacji mlekowej to głównie kwas mlekowy $mleczan$. Proces ten obejmuje:

1. Glikolizę w cytozolu
2. Redukcję pirogronianu do mleczanu

Example: Zastosowanie fermentacji mlekowej obejmuje produkcję jogurtów, kefirów i innych produktów mlecznych.

Zarówno fermentacja alkoholowa, jak i mlekowa są ważnymi procesami metabolicznymi i mają szerokie zastosowanie w przemyśle i życiu codziennym.

Etapy oddychania tlenowego - Glikoliza

Oddychanie tlenowe rozpoczyna się od glikolizy, która zachodzi w cytozolu komórki. W tym procesie glukoza ulega utlenieniu do pirogronianu.

Vocabulary: Glikoliza - proces rozkładu glukozy do pirogronianu, zachodzący w cytozolu komórki.

Podczas glikolizy zachodzi dwukrotne odwodorowanie glukozy oraz fosforylacja substratowa, w wyniku której powstaje ATP. Proces ten można przedstawić za pomocą ogólnego równania:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + H2O + ATP

Highlight: Glikoliza jest pierwszym etapem oddychania tlenowego, ale może również zachodzić w warunkach beztlenowych.

Produktami glikolizy są dwie cząsteczki pirogronianu, które następnie przechodzą do kolejnych etapów oddychania tlenowego: reakcji pomostowej i cyklu Krebsa.

Definition: Fosforylacja substratowa - proces tworzenia ATP bezpośrednio z wysokoenergetycznych związków fosforanowych.