Oddychanie tlenowe

Alternatywny zapis:

(wydalany) jabłczan dekarbo- ksylacja fumaran CO₂ COA NAD+ NAD NADH + H* Szczawiooctan Cykel Krebsa-acetylo-CoA →→szczawiooctan acetylo-CoA NAD+ utlenienie FADH2 FAD bursztynian NADH + H+ NADH + H+ 1 → acetylo-CoA -COA COA -COA COA CYKL KREBSA COA ATP ADP + P S-COA 1 C=0 CH3 acetylo-CoA (C2) Substraty Produkty ↳pirogronian ↳ COA ↳NAD+ cytrynian NAD+ NADH + H* izocytrynian NADH + H+ NAD+ do c. Krebsa bursztynylo-CoA acetylo-CoA NADH+H* x-ketoglutaran * -COA →CO₂ CO₂ COA CO₂ NADH + H+ H₂O utlenienie NAD+ COO™ HO–CH, CH₂ 1 COO™ jabłczan (C4) HC uwodnienie COO- CH₂ COO™ fumaran (C4) FADH₂ FAD S-COA C=O CH3 acetylo-CoA (C2) O=C-COO- CH₂ COO™ szczawiooctan (C4) (produkt i substrat) COO™ CH₂ CH₂ COO™ GTP bursztynian (C4) ADP oddanie' g.acetylowej CoA-SH ATP GDP L3NAD*, "ADP, Pi "H₂0 COA- SH ↑ (odł. sie) Substraty w szczawiooctan acetylo-CoA FAD COO- CH₂ |HO–C–COO CH₂ COO™ cytrynian (C6) fosforylacja substratowa COO- CH₂ CH₂ 1 C=O Produkty "cytrynian H₂O izomeryzacja S-COA bursztynylo-CoA (C4) 3 NADH+ H, FADH₂ ATP 4200₂ H₂O przyłączenie COA-SH HO-CHI dekarboksylacja COO- CH₂ HC-COO 1 COO™ izocytrynian (C6) -NAD+ utlenienie NAD+ utlenienie NADH+H* →NADH + H* CO₂ COO™ CO₂ -ketoglutaran (C5) COO- 1 CH₂ T CH₂ I C=0 -do t. oddechowego Lańcuch oddechowy Z fosforylacja oksygeniczną, ↳zredukowane nukleotydy -NADH i FADH₂ - so, utleniane, a uwolniona energia jest wykorzystywana do syntezy ATP. Regeneracja nukleotydów zachodzi poprzez oddanie e' i H* na tlen Brak tlenu → brak odtwarzania NAD* i FAD- przerwanie oddychania i śmierć komórlu; ↳ tworzą go 4 duże kompleksy białkowe znajdujące się w błonie wewnętrznej mitochondrialnej. Kompleksy I, III, IV mogą, transportować H* x matrix do przestrzeni międzybłonowej. Przenośniki e- są uszeregowane według wzrastającego potencjału redoks; zewnętrzna błona mitochondrialna przestrzeń międzybłonowa - wewnętrzna błona mitochondrialna H* H* błona zewnętrzna Syntaza ATP H* H+ H+ błona wewnętrzna H* H* H* NADH NAD+ łańcuch transportu elektronów H* H* H* H* H+ H+ H+ H+ H+ H+ H* H* H+ H* 2è 02 H+ H+ H+ 2H₂O ADP +℗ MATRIKS FADH2 FAD H+ ADP +Ⓡ ATP wew. błona mitochondrialna H+ H+ || AT IT T 2e² H Lub H* N 2e 111 2e syntaza ATP H+ ATP MATRIKS H+ H* H* H+ 4 H+ 0₂ ostateczny akceptor H* H* H* H* IV 4e¯ H* H* H+ H+ H* H* H+ 2 H₂O (do środowiska lub wykorzystywana) H+ TITT H+ ADP+Ⓡ wew błona mitochondrialna MATRIKS ADP +Ⓡ ATP H+ H+ H+ H+ > H+ fosforylacja oksydacyjna mn ATP3 Mechanizmy transportów różnica potencjałów napędza wymianę ADP-ATP gradient pH napędza import pirogronianu ADP3- ++++ ATP4- ++++ ATP4- (KD ADP3- pirogronian H* H+ pirogronian utleniony przenośnik elektronów Mechanizm 1 przenośnik odbiera 2 e x NADH i przenosi je do matrix - następuje regeneracja NAD, a ex przenośnika wędrują na NAD*, poźniej na t.oddechowy, np. w komórkach mięśnia sercowego - zysk = 32 ATP NADH NAD* utleniony przenośnik elektronów CYTOZOL transportując MATRIX MITOCHONDRIUM ADP3- ATP4- pirogronian Glikoliza zachodzi tylko w obecności NAD+, który ulega w trakcie niej redukcji do NADH, więc potrzebna jest jego regeneracja w komórkach oddychających tlenowo następuje ona za pomocą ł. oddechowego (odbiera e od NADH i przekazuje na 0₂). Jednak NADH z glikolizy nie może być przetransportowany do mitochondrium, ponieważ jego wewnętrzna błona jest dla niego zupełnie nieprzepuszczalna - dlatego komórki wytworzyły mechanizmy pozwalające sobie z tym poradzić: zredukowany przenośnik elektronów NADH NAD* zredukowany przenośnik elektronów P₁ elektrony zostają przekazane na łańcuch oddechowy błona zewnętrzna błona wewnętrzna MATRIKS utleniony przenośnik elektronów gradient pH napędza import pirogronianu Mechanizm 2: przenośnik odbiera ez NADH i przenosi je na FAD - następuje regeneracja NAD*, a później bezpośrednio na t.oddechowy, np. w komórkach mięśni szkieletowych - zysk = 30 ATP NADH NAD+ CYTOZOL FADH2 FAD π π π π π TI uuu MATRIX MITOCHONDRIUM zredukowany przenośnik elektronów enzym błonowy i π ππn elektrony zostają przekazane na łańcuch oddechowy Zysk energetyczny z jednej cząsteczki glukozy to 32/30 ATP: glikoliza wytworzone - 4 ATP, zużyte - 2 ATP, zysk - 2 ATP (+ 2 NADH), ↳r. pomostowa (2 NADH) V. c. Krebsa: 2ATP (+6NADH+ 2FADH₂) t. oddechowy: 10 NADH 2,5 + 2 FADH₂ · 1,5 = 25 ATP + 3 ATP = 28 (126), bo NADH z glikolizy trzeba przetransportować do mitochondrium (2 NADH → 2 NAD* = 5 ATP (=28 ATP) lub 2 NADH → 2 FAD = 3 ATP (=26 ATP)) Podsumowanie oddychania tlenowego I. Glikoliza II. Reakcja pomostowa III. Cykl Krebsa IV. Łańcuch oddechowy biona wewnętrzna reakcja pomostowa CYTOZOL = 2 ATP+ 2ATP + 28/26 ATP = 32/30 ATP glikoliza (ATP) glukoza pirogronian 4 CO₂ 2 ATP pirogronian 2 CO₂ 2 NADH +2 H 26 (28) ADP 26 (28) ATP 2(acetylo-CoA) a 30₂ H* transport pirogronianu do mitochondrium 2 NADH +2 H*. MATRIX 2 ADP. 2 ATP 6 H₂O 2 CO₂ 6 NADH +6 H* 2 FADH₂ 12 H H* H H 356² 2 pirogronian H* H* H+ H* glukoza -2 NAD* → 2 NADH 2 pirogronian ozave 2 acetylo-CoA 2 NADH 2 NAD* transport elektronów na łańcuch oddechowy blona zewnętrzna e 0₂ cykl Krebsa 4 CO₂ 2 ADP H* H* 2H₂O 2 ATP NADH=2,5 ATP FADH₂ = 1,5 ATP NAD* NADH łańcuch oddechowy H* cykl kwasu cytrynowego pirogronian pirogronian acetylo-CoA →6 NADH, 2 FADH₂ -6 NAD*, 2 FAD m H* ADP +P kwasy tłuszczowe ↑ kwasy tłuszczowe 30 ADP 30 ATP ATP CO₂ ATP ADP +P₁ CO₂ Cecha Mechanizm Substraty Produkty Lokalizacja Zysk energetyczny w przeliczeniu na jedną cząsteczkę glukozy MN maur PRZESTRZEŃ MIĘDZYBŁONOWA Glikoliza MATRIX rozkład i utlenienie glukozy do pirogronianu łańcuch transportu elektronów glukoza, ADP, -P, NAD+, H+ pirogronian, ATP, NADH cytozol 2 ATP H* Porównanie: mitochondria a chloroplasty Cechy wspólne budowy: podwójna błona, własne DNA i rybosomy więcej H* mniej H* Reakcja pomostowa przekształcenie pirogronianu w acetylo-CoA ADP + Pi H* pirogronian, CoA NAD+, H+ acetylo-CoA, CO₂¹ NADH matrix mitochondrium Wpływ wybranych czynników na intensywność oddychania tlenowego Intensywność o. tlenowego określa się na podstawie ilości wydzielonego CO₂ lub zużytego tlenu. Jest ona zależna od rodzaju organizmu i typu thanki - proporcjonalna do zapotrzebowania energetycznego komórki. stężenie tlenu jako substratu oddychania komórkowego ↳zawartość H₂O w komórkach - większe uwodnienie → nasilenie oddychania czynniki wpływające na aktywność enzymów temperatura i stężenie CO₂ ATP ŚWIATŁO TYLAKOIDU Cykl Krebsa cykl przemian prowadzących do wytworzenia zredukowanych przenośników elektronów szczawiooctan, acetylo-CoA, NAD+, FAD, H+, ADP, -P STROMA syntaza ATP szczawiooctan, COA, CO₂, NADH, FADH, ATP matrix mitochondrium 2 ATP Łańcuch oddechowy utlenianie zredukowanych przenośników elektronów sprzężone z syntezą ATP NADH, FADH₂, ADP, P₁, 0₂ NAD+, FAD, ATP, H₂O wewnętrzna błona mitochondrium, przestrzeń międzybłonowa 26-28 ATP Podsumowanie fosforylacji Mechanizm fosforylacji Fosforylacja substratowa Fosforylacja z udziałem gradientu protonowego Fosforylacja fotosyntetyczna niecykliczna Fosforylacja fotosyntetyczna cykliczna Fosforylacja oksydacyjna Cechy Źródło energii Rodzaj fosforylacji Dawca elektronów tlen Biorca elektronów pochodzenie e woda Równanie reakcji chemicznej substrat wysokoenergetyczny + ADP → produkt niskoenergetyczny + ATP ADP + P + 2 NADP+ + 2 H₂O ATP + 2 NADPH + H+ + O₂ ADP + P₁ ATP woda ADP + P + NADH + FADH₂ + H+ + 0₂ → ATP + NAD+ + FAD + 2 H₂O Fosforylacja fotosyntetyczna światło NADP+ niecykliczna Fosforylacja niecykliczna (fotosyntetyczna) produkt chlorofil (H₂O) rozkład Proces • oddychanie tlenowe, beztlenowe i fermentacja - glikoliza • oddychanie tlenowe i beztlenowe - cykl Krebsa • faza zależna od światła fotosyntezy • faza zależna od światła fotosyntezy • oddychanie tlenowe - łańcuch oddechowy Fosforylacja oksydacyjna reakcje utleniania zredukowanych przenośników elektronów (NADH i FADH₂) zredukowane przenośniki elektronów (NADH I FADH₂) 0₂ Fosforylacja cykliczna substrat NADH + FADH₂ (glukoza) synteza