Кислородът или аеробно стъпка енергийния метаболизъм, студент гуру

Публикувано в биология Tags: енергийния метаболизъм

Следващият етап на енергийния метаболизъм става за гликолиза - клетъчното дишане. или както се нарича, биологично окисляване. Този етап кислород окисление на органични съединения. Ако ние считаме, дъха в широк смисъл, това усвояване процес живите организми кислород (О2) от околната среда и на газ въглероден диоксид (CO2). Този процес е необходимо да се поддържа вътреклетъчни окислителни процеси, осигуряващи енергийния метаболизъм. Дишането може да бъде външно дишане и тъкан или клетка. Какво е външен дишането става ясно от заглавието. Така че е процесът на газовата обмяна между живия организъм и неговата среда. Тъкан или клетъчна дишане (известен също като биоокислението) - определя ензимно редокс реакции. Като резултат от тези реакции са сложни органични вещества се окисляват с кислород до въглероден диоксид, при което освободената енергия се съхранява клетки под формата на АТР.

Клетъчното дишане в растения, животни и повечето от аеробни микроорганизми започва с разцепването на CO2 (декарбоксилиране) от молекула на пирогроздена киселина (пируват), който се образува по време на гликолиза. По този начин, гликолиза е необходимо подготвителен етап на клетъчното дишане при разцепване на въглехидрати. По време на тази реакция от пируват от СО2 и формира dvuhuglerodny остатък - оцетна киселина радикал (ацетил радикал). Това dvuhuglerodny остатък прикрепен към молекула на универсалната носител на въглеводородни радикали - коензим А - с образуването на ацетил-коензим А (ацетил-СоА). В резултат на тази реакция, NAD + се редуцира до NADH. Ацетил-СоА и NADH, образувана при окислението на мастни киселини, които са субстрати за клетъчното дишане. След окисление на ацетил-СоА среща в цикъла на Кребс. и NADH - в митохондриалната респираторна верига. В цикъла на Кребс на различни етапи да въведете всички аминокиселини. Така Krebs велосипедни алеи събират и окисление на въглехидрати и мазнини и протеини.

Отцепването на молекули въглероден диоксид от молекулите на пирогроздена киселина.

Krebs цикъл (както се нарича цикъл трикарбоксилна киселина или цикъл на лимонена киселина) - е сложен многоетапен процес редокси, в които остатъкът на оцетна киселина, получен от ацетил-СоА е напълно окислен до 2 молекули СО2 за да се образува 3 молекули NADH, една молекула FADN2 и една молекула на GTP. Всички ензими Krebs цикъл, както и ензими на окислението на мастни киселини са локализирани в митохондриалния матрикс и един ензим - сукцинат - разположен във вътрешната митохондриална мембрана.

В първия етап на цикъла остатък Krebs оцетна киселина се прехвърля от ацетил-СоА на молекула на оксалоацетат киселина (оксалоацетат) за образуване на лимонена киселина (цитрат), които чрез реакция междинно образуване на цис-аконитинова киселина, изолимонена киселина се превръща в (изоцитрат). Изолимонена киселина се отцепва от СО 2 и Н 2 + атом. при което се образува молекула на NADH и а-кетоглутарова киселина (а-кетоглутарат), който взаимодейства с молекула на коензим А. Този разцепен втора молекула СО2 и образуват друга молекула на NADH и енергийно богати съединение сукцинил-СоА, който е разцепен за образуване на свободен янтарна киселина (сукцинат), което е придружено от синтез на GTP БВП и Pi. Янтарна киселина се окислява до фумарат (фумарат) за образуване FADN2. фумарова киселина с прибавяне на вода се превръща в ябълчна киселина (малат) и ябълчна киселина се окислява до оксалоацетат (оксалоацетат) за образуване на NADH. В този етап от цикъла на Кребс е затворен, т.е. оксалоацетат отново може да влезе в линия и кондензира със следната оцетна киселина част за образуване цитрат.

Така, общата реакция на цикъла на Кребс могат да бъдат описани чрез следното уравнение:

Енергията, освободена по време на окисляването на ацетил-СоА се съхранява в молекулата единична GTP (което може да бъде превърнато в АТР) и 4 молекули за намаляване еквиваленти (NADH молекули 3 и един FADN2)
или които могат да бъдат използвани в различни биосинтетични процеси, или окислява. нататъшното им окисление се провежда в митохондриалната респираторна верига, който е локализиран в вътрешната митохондриална мембрана. Когато NADH окисление в дихателната верига на митохондриите са отделени от него електрони, и ги прехвърля молекула кислород. В аеробна бактериална респираторна верига се намира в специалните структури на плазмената мембрана - mesosoma, и обикновено прилича на митохондриалната респираторна верига.

характеристики на Кребс цикъл

Ацетил коензим А - източник на ацетилни групи са пируват, мастни киселини и аминокиселини.
Източникът на някои от междинните съединения са аминокиселини.

Окислително фосфорилиране започва с NADH окисление в дихателната верига на митохондриите придружени от отстраняване на два електрона и протон (Н +). Крайният акцептор на електрони е O2 тях. който се свързва с Н + йони. разположена в матрица за образуване на Н2 О. Електроните избрани от NADH се прехвърлят в дихателната верига от един носител на друг, и те губят потенциал за намаляване. Част от енергията, освободена по време на това се разсейва като топлина, но в допълнение, част от енергията се изразходва за създаване на вътрешната митохондриална концентрацията на мембрана разлика протон (електрохимичния потенциал) поради тяхното прехвърляне в няколко точки на дихателната верига (така наречените точки на свързване) на матрица пространството intermembrane.

Разликата в резултатите концентрация протон от факта, че прехвърлянето на електрони от NADH на кислород се случва "изпомпване" на протоните от матрицата на intermembrane пространство на митохондриите.

"Изпомпване" протони от митохондриалния матрикс на intermembrane пространство

В резултат на дихателната верига на митохондриите Н + концентрация в intermembrane пространство на много по-висока концентрация в матрицата, той създава насочен навътре градиент митохондриална протонната концентрация. Митохондриална мембрана е непропусклив за тях, т.е. можем да кажем, че тя работи като хидроелектрическа централа, която държи на водата в резервоара. Енергията на градиент се използва ензим АТР синтаза. транспортиране на матрицата Н + йони и синтезиране на АТР от ADP и Pi.

За синтеза на 1 АТР молекула трябва да се прехвърли в митохондриите H 3 + йон концентрация на градиента, следователно дължи на окислението на NADH, 1 молекула може да се синтезира три молекули АТР и окисляването на една молекула FADN2 - две молекули на АТР.

Също така част от концентрация градиент протон енергия се изразходва за транспортиране през вътрешната митохондриална мембрана на различни вещества. Синтезът на АТР в митохондриите ензим АТР синтетаза се нарича окислително фосфорилиране. подчертава връзката на този процес на окисление на органични основи.

Характеристики на окислително фосфорилиране

Водородните атоми, получени от NADH + H + и FADN2.
Молекулен кислород.

По този начин, в резултат на пълно окисление на глюкоза, за да СО2 въглероден диоксид и вода H2O газ произвежда голямо количество АТР - 38 молекули. Два от тях са синтезирани в процеса на гликолиза, а останалите 36 - в окисляването на пируват. 1) образуване на една молекула на пирувата в гликолиза възстановен молекула на NADH окисление в митохондриите, което дава 3 ATP молекули. 2) по време на декарбоксилирането на пируват и образуването на ацетил-СоА ще бъде възстановено дори една молекула на NADH (т.е., е 3 молекули АТР). 3), оформен в цикъл 3 NADH молекулата на Krebs (това ще 9 ATP молекули), една молекула FADN2 (плюс две молекули АТР) и една молекула на GTP (терминал комуникира енергийните фосфати с ADP, който дава допълнително 1 АТР молекула). Т.е. пълното окисление в резултат на гликолиза 1 NADH молекула на пируват и една молекула получава 18 молекули АТР и 2 - 36 ATP молекули, съответно. Като се има предвид, че в процеса на гликолиза образува две молекули АТР, общото производство на енергия в окислението на глюкоза във въглероден диоксид (СО2) и вода (H2O) в процеса на клетъчното дишане, АТР е sostavlyat38 молекули.

Пълен енергия добив на глюкоза окисление на въглероден диоксид и вода в клетъчното дишане беше 38 молекули АТР

Крайният уравнението на процеса ще бъде, както следва:

Ефикасността пълно окисление на глюкоза до въглероден диоксид и вода е много висока: 55 до 70% от освободената енергия (в зависимост от конкретните условия) се съхранява под формата на богати на енергия ATP молекули връзки; останалата част от енергията се разсейва като топлина.

Следователно, реакциите на енергия обмен щапелни е АТР.

Вижте също:

• 
  Биосинтезата на протеини. Broadcast.
• 
  Light-зависими реакции на фотосинтеза
• 
  ембриогенезата
• 
  Тъмната фаза на фотосинтезата