Tartalom
- Mi a glükóz?
- Mi az ATP?
- Sejtlégzés
- Korai glikolízis
- Később glikolízis
- A Krebsi ciklus
- Az elektronszállító lánc
A glükóz, egy hat széntartalmú cukor, az alapvető "bemeneti elem" az egyenletben, amely az élet egészét befolyásolja. A külső energia bizonyos értelemben a sejt energiájává válik. Minden élő szervezetnek, a legjobb barátjától a legalacsonyabb baktériumig, olyan sejtek vannak, amelyek a gyökér anyagcsere szintjén tüzelőanyagként égetnek glükózt.
A organizmusok abban különböznek egymástól, hogy sejtjeik hogyan tudják kivonni az energiát a glükózból. Az összes sejtben ez az energia formájában van adenozin-trifoszfát (ATP).
Ezért egy dolog az összes élő sejt közös, hogy metabolizálják a glükózt, hogy ATP-ként előálljanak. Egy adott sejtbe belépő glükózmolekula steakvacsoraként, vadállat áldozataként, növényi anyagként vagy valami másként kezdődhet meg.
Függetlenül attól, hogy a különféle emésztési és biokémiai folyamatok lebontják az összes multi-szén-molekulat, bármilyen anyagban, amelyet a szervezet táplálékként a monoszacharid-cukor táplálására szán, amely a sejtek metabolikus útjaiba lép.
Mi a glükóz?
Kémiailag a glükóz a hexóz cukor, hex mivel ez a görög előtag a "hat" -hoz, a szénatomok számát a glükózban. Molekuláris képlete: C6H12O6, amelynek molekulatömege 180 gramm / mol.
A glükóz szintén a monoszacharid vagyis egy olyan cukor, amely csak egy alapegységet tartalmaz, vagy monomer. fruktóz egy másik példa a monoszacharidra, míg szacharóz, vagy asztali cukor (fruktóz és glükóz), laktóz (glükóz és galaktóz) és malátacukor (glükóz plusz glükóz) vannak diszacharidok.
Vegye figyelembe, hogy a szén-, hidrogén- és oxigénatomok aránya a glükózban 1: 2: 1. Valójában az összes szénhidrát ugyanazt az arányt mutatja, és molekuláris képletük mind C alakúnH2nOn.
Mi az ATP?
Az ATP egy nukleozid, ebben az esetben adenozint, három foszfátcsoporttal kapcsolódva. Valójában ez teszi a nukleotid, mivel egy nukleozid a pentóz cukor (akár ribóz vagy -dezoxiribóz) nitrogén bázissal (azaz adeninnel, citozinnal, guaninnal, timinnel vagy uracilmal) kombinálva, míg a nukleotid egy nukleozid, amelyhez egy vagy több foszfátcsoport kapcsolódik. De a terminológiától eltekintve, az ATP szempontjából fontos tudni, hogy adenint, ribozt és három foszfátcsoportot tartalmaz.
Az ATP az foszforiláció az adenozin-difoszfát (ADP) mennyiségét, és fordítva, ha az ATP-ben a terminális foszfátkötés hidrolizált, ADP és Pén (szervetlen foszfát) a termékek. Az ATP-t a sejtek "energia pénznemének" tekintik, mivel ezt a rendkívüli molekulát szinte minden anyagcsere-folyamat hatalomra használják.
Sejtlégzés
Sejtlégzés az eukarióta szervezetekben zajló anyagcsere útvonalak sorozata, amely oxigén jelenlétében átalakítja a glükózt ATP-ként és szén-dioxiddá, vizet bocsát ki, és rengeteg ATP-t termel (a befektetett glükóz-molekulánként 36–38 molekula).
A teljes nettó reakció kiegyensúlyozott kémiai képlete, az elektronhordozók és az energiamolekulák kivételével:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
A sejtek légzése három különálló és egymást követő utat tartalmaz:
Ezen utóbbi kettő oxigénfüggő, és együtt alkotják aerob légzés. Gyakran azonban az eukarióta metabolizmusának megbeszélésein a glikolízist, bár az nem függ az oxigéntől, "aerob légzés" részének kell tekinteni, mivel szinte az összes fő terméke, piruvát, tovább lép a másik két útvonalra.
Korai glikolízis
A glikolízis során a glükózt 10 reakció sorozatában átalakítják molekulájának piruváttá, a két ATP molekula nettó nyeresége és az "elektronhordozó" két molekulája nikotinamid adenin-dinukleotid (NADH). Minden, a folyamatba belépő glükóz-molekula számára két piruvát molekulát állítanak elő, mivel a piruvátnak három szénatomja van, és a hat glükózos.
Az első lépésben a glükózt foszforilezzük, hogy átalakuljon glükóz-6-foszfát- (G6P). Ez arra kötelezi a glükózt, hogy metabolizálódjon, és nehogy a sejtmembránon keresztül távozzon vissza, mivel a foszfátcsoport negatív töltést ad a G6P-hez. A következő néhány lépés során a molekulát egy másik cukor-származékba rendezik át, majd másodszor foszforilálják, hogy fruktóz-1,6-biszfoszfát.
A glikolízis korai szakaszaiban két ATP beruházása szükséges, mivel ez a foszfátcsoportok forrása a foszforilációs reakciókban.
Később glikolízis
A fruktóz-1,6-biszfoszfát két különböző háromszén-molekulara osztódik, amelyek mindegyike saját foszfátcsoportot hordoz; ezek szinte mindegyike gyorsan átalakul a másikra, gliceraldehid-3-foszfát- (G3P). Tehát ettől a ponttól kezdve minden megismétlődik, mivel minden glükóz "felfelé" két G3P-vel rendelkezik.
Ettől a ponttól kezdve a G3P-t foszforilálják, amely szintén NADH-t termel az NAD + oxidált formájából, majd a két foszfátcsoportot az ADP-molekuláknak adják át a következő átrendező lépésekben, hogy két ATP-molekulát állítsanak elő a glikolízis végszéntermékével együtt, piruvát.
Mivel ez glükózmolekulánként kétszer fordul elő, a glikolízis második fele négy ATP-t eredményez a háló nyereség két ATP glikolíziséből (mivel kettőre volt szükség a folyamat elején) és kettő NADH glikolíziséből.
A Krebsi ciklus
Ban,-ben előkészítő reakciómiután a glikolízis során képződött piruvát a citoplazmából a mitokondriális mátrixba jutott, először acetáttá (CH3COOH-) és CO2 (hulladék termék ebben a forgatókönyvben), majd egy úgynevezett vegyületre acetil-koenzim Avagy acetil-CoA. Ebben a reakcióban NADH képződik. Ez megteremti a Krebs-ciklus szakaszát.
A nyolc reakció sorozatát azért nevezték el, mert az első lépésben az egyik reagens, oxálacetáttá, szintén a termék az utolsó lépésben. A Krebs-ciklus feladata inkább beszállító, mint gyártó feladata: csak két ATP-t generál glükóz-molekulánként, de további hat NADH-t és kettőt a FADH-t járul hozzá2, egy másik elektronhordozó és a NADH közeli hozzátartozója.
(Vegye figyelembe, hogy ez egy ATP-t, három NADH-t és egy FADH-t jelent2 a ciklus fordulatánként. Minden glikolízisbe belépő glükóz esetében két molekula acetil-CoA lép be a Krebsi ciklusba.)
Az elektronszállító lánc
Glükózonként az ehhez a ponthoz tartozó energia négy ATP (kettő a glikolízisből és kettő a Krebsi ciklusból), 10 NADH (kettő a glikolízisből, kettő az előkészítő reakcióból és hat a Krebs-ciklusból) és két FADH2 a Krebs-ciklusból. Miközben a Krebs-ciklus szénvegyületei továbbra is felfelé forognak, az elektronhordozók a mitokondriális mátrixból a mitokondriális membránba mozognak.
Amikor NADH és FADH2 elengedik elektronjaikat, ezeket elektrokémiai gradiens létrehozására használják a mitokondriális membránon. Ezt a gradienst a foszfátcsoportok ADP-hez történő kötődésének hajtására használják fel, hogy ATP-t hozzanak létre az úgynevezett folyamatban oxidatív foszforiláció, azért nevezték el, mert az elektronhordozóról az elektromos hordozóra lépve az elektronok végső elfogadója az oxigén (O2).
Mivel minden NADH három ATP-t és mindegyik FADH-t eredményez2 két ATP-t kap az oxidatív foszforilációban, ez hozzáadja (10) (3) + (2) (2) = 34 ATP-t a keverékhez. És így egy glükózmolekula akár 38 ATP-t eredményezhet az eukarióta szervezetekben.