ZESTAW 12

1. Opisz dokładnie transport elektronów. Napisz rolę procesu chemiosmotycznego w

oddychaniu tlenowym.

Elektrony są transportowane z NADH do atomów tlenu przez łańcuch transportu elektronów.
NADH przenosi elektrony do dehydrogenazy NADH, dużego kompleksu białkowego
zawierającego FMN i dwa typy Fe-S (centra żelazowo- siarkowe) umieszczonych w białkach Fe-S.
FMN przyjmuje elektrony przechodząc w FMNH2 i przekazuje je dalej do centrum Fe-S, gdzie
atom żelaza odbiera i oddaje elektrony oscylując pomiędzy stanem Fe3+, a Fe2+. Z dehydrogenazy
NADH elektrony są przenoszone do ubichinonu (CoQ), przekształcają go w ubichinol (CoQH2) i
przechodzą dalej do kompleksu III cytochromów be1. Ten ostatni obejmuje cytochrom c i
cytochrom c1, a także białko Fe-S.
Każdy cytochrom zawiera grupę hemową z umieszczonym w centrum atomem żelaza, który w
trakcie przyjmowania elektronu przechodzi ze stanu Fe3+ do Fe2+. Po oddaniu elektronu do
następnego przenośnika atom żelaza powraca do stanu Fe3+. Kompleks cytochromów bc1 przenosi
elektrony do cytochromu c, który z kolei przekazuje je do oksydazy cytochromowej, kompleksu IV
zawierającego dwa cytochromy (cytochrom a i cytochrom a3), związane z dwoma atomami miedzi

(odpowiednio CuA i
CuB). Podczas
przenoszenia elektronów
atomy miedzi oscylują
między stanem Cu2+, a
Cu+. W końcu oksydaza
cytochromowa przenosi 4
elektrony do tlenu
cząsteczkowego z
utworzeniem dwóch
cząsteczek wody.
Uwolniona w wyniku tych
procesów energia i atomy
wodoru uczestniczą w
chemiosmozie.

Peter Mitchel przedstawił hipotezę chemiosmotyczną zakładającą, że transport elektronów i synteza
ATP są sprzężone przez gradient protonowy utworzony w poprzek wewnętrznej błony
mitochondrialnej. Według tej teorii przepływ elektronów przez łańcuch oddechwy powoduje
przepompowanie protonów z matriksowej strony na cytoplazmatyczną stronę wewnętrznej błony
mitochondrialnej. Stężenie H+ po cytoplazmatycznej stronie błony wzrasta i wytwarza się potencjał
elektryczny, przy czym cytoplazmatyczna strona ładuje się dodatnio. Mitchell proponował, że ta
siła protomotoryczna jest czynnikiem napędzającym syntezę ATP przez kompleks ATPazy.
Znaczenie łańcucha oddechowego polega na tym, że na poszczególnych jego etapach część
energii swobodnej zostaje zachowana pod postacią energii chemicznej w ATP (oksydacyjna
fosforylacja).

2. Synteza hemu u ssaków.

Hemy są cyklicznymi tetrapirolami zawierającymi żelazo i występują powszechnie jako grupy
prostetyczne hemoglobiny, mioglobiny i chytochromów.

Prekursorem hemu i chlorofilu jest kwas aminolewuinowy (ALA), który powstaje u zwierząt z
glicyny i bursztynylo-CoA pod wplywem działania syntetazy ALA. Enzym ten jest regulowany na
zasadzie sprzężenia zwrotnego przez hem. Dwie cząsteczki ALA ulegają następnie kondensacji do
porfobilinogenu, w reakcji katalizowanej przez dehydratazę ALA. Deaminaza porfobilinogenu
katalizuje kondensację czterech cząsteczek porfobiligenu do liniowego tetrapirolu. Związek ten
następnie ulega cyklizacji do uroporfobiligenu III, metabolitu pośredniego. Kolejne
przekształcenia prowadzą do utworzenia profobiligenu IX. Szlak następnie rozwidla się i albo
powstaje hem (po wstawieniu żelaza), albo po wstawieniu magnezu rozpoczyna się seria przemian
prowadzących do powstania chlorofilu.

3. Różnice energetyczne w oddychaniu tlenowym i beztlenowym.

ODDYCHANIE TLENOWE

ODDYCHANIE BEZTLENOWE

4 etapy: glikoliza, reakcja pomostowa, cykl
Krebsa, łańcuch oddechowy

2 etapy: glikoliza i fermentacja

Zachodzi w mitochondrium i cytoplazmie

Zachodzi tylko w cytoplazmie

Do jego przeprowadzenia organizm potrzebuje
O2 i glukozę

Do jego przeprowadzenia organizm potrzebuje
tylko glukozy

Powstaje CO2, H2O i ATP

Powstaje kwas mlekowy i ATP

Zysk energetyczny: 30ATP

Zysk energetyczny: 2 ATP

Występowanie: człowiek, rośliny, zwierzęta i
niektóre bakterie i grzyby

Występowanie: niektóre bakterie i grzyby np.
drożdże, pasożyty układu pokarmowego.

4. Porównaj aktywność karboksylazową z oksygenazową rubisco.

KARBOKSYLAZA

OKSYGENAZA

Na aktywność karobsylazy rubisco ma wpływ
stężenie CO2 i O2 oraz temperatura, ilość
energii świetlnej. Włącza się on do przemian
katabolicznych lub anabolicznych sacharydów
sacharydów.

W warunkach tlenowych oksygenaza
rozpoczyna proces fotooddychania natomiast
gdy stężenie O2 spadnie do 1-3% proces ten jest
zatrzymywany lub hamowany. Gdy jest duże
stęż O2, duża intensywność światła, wyższa
temp zachodzi fotooddychanie. Proces ten
polega na rozpadzie 1,5 bisfosforybulozy do 3-
fosfoglicerynianu. Poprzez glikolan)ulega on
utlenieniu do glikosylanu. Ten z kolei jest
aktywny.