Losy pirogronianu w warunkach tlenowych i beztlenowych

-warunki tlenowe: pirogronian + NAD⁺ + CoA → acetylo-CoA + CO2 + NADH. Reakcję katalizuje dehydrogenaza pirogronianowa.

-warunki beztlenowe u drożdży (fermentacja alkoholowa)

* pirogronian + H⁺ → aldehyd octowy + CO₂ reakcję katalizuje dekarboksylaza pirogronianową
* aldehyd octowy + NADH + H⁺ → etanol + NAD⁺  reakcję katalizuje dehydrogenaza alkoholowa; reoksydacja NADH do NAD⁺

Ile NADH i FADH₂ powstaje w cyklu Krebsa i w jakich etapach

W każdym cyklu powstają 3 cząsteczki NADH, 1cz. FADH₂

-dehydrogenacja izocytrynianu przy udziale enzymu dehydrogenazy izocytrynianowej= 1 NADH

-dehydrogenacja α-Ketoglutaranu przy udziale enzymu dehydrogenazy
α-ketoglutaranowej (dekarboksylacja oksydacyjna)= 1 NADH

-dehydrogenacja bursztynianu przy udziale enzymu dehydrogenazy bursztynianowej = 1 FADH₂

-dehydrogenacja L-jabłczanu przy udziale dehydrogenazy jabłczanowej= 1 NADH

Rola gradientu H⁺ w powstawaniu ATP w łańcuchu oddechowym

Protony H⁺ (z matrix mitochondrium lub stromy chloroplastów) są pompowane przez wewnętrzną błonę organellum, wbrew gradientowi stężeń, do przestrzeni otoczonej błonami zawierającej wysokie stężenie H⁺. Energia do tego procesu pochodzi z przejścia elektronów przez łańcuch przekaźników elektronów (znajdujący się w wewnętrznej błonie organellum). Przejście powrotne jonów H⁺ jest możliwe jedynie przez enzym syntetyzujący ATP, w wyniku czego powstaje ATP.

W których etapach hydrolizy zachodzi fosforylacja substratowa i na czym ona polega

Etap 7- Przeniesienie grupy fosforanowej z 1,3-BPG do ADP i utworzenie ATP (fosforylacja substratowa) oraz 3-fosfoglicerynianu. Reakcja katalizowana przez kinazę fosfoglicerynianową.

Fosforylacja substratowa- reakcja chemiczna, która ma miejsce, gdy reszta fosforanowa zostanie przeniesiona ze związku ufosforylowanego (substratu) bezpośrednio na ADP przez enzymy, najczęściej z grupy kinaz. Ten sposób wytwarzanie ATP nie wymaga udziału tlenu i zachodzi np. w glikolizie oraz cyklu Krebsa.

Biosynteza kwasów tłuszczowych

1. Przedostanie się Acetylo-CoA z mitochondrium do cytoplazmy. 

2. Przemiany w cytozolu:

- szczawiooctan ulega przemianie do jabłczanu

- acetylo-CoA ulega karboksylacji do malonylo-CoA

3. Cykle elongacji- Acetylo-ACP i malonylo-ACP ulegają: kondensacji, redukcji, odwodnieniu, redukcji.  

Bilans energetyczny glikolizy

W warunkach beztlenowych to 2 mole ATP z jednego mola glukozy, a w warunkach tlenowych 8 moli ATP oraz z dalszego przebiegu reakcji cyklu Krebsa 30 moli ATP z jednego mola glukozy.

glukoza + 2 P_i + 2 ADP + 2 NAD⁺ → 2 cząsteczki pirogronianu + 2 ATP + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 H₂O

β-oksydacja

1. utlenienie acylo- CoA do enoilo- CoA, zawierającego w łańcuchu k. tłuszczowego wiązanie podwójne czemu towarzyszy powstawanie FADH2 (reakcja katalizowana przez dehydrogenazę acylo- CoA).

2. uwodnienie enoilo – CoA do 3- hydroksyacylo- CoA (reakcja katalizowana przez hydratazę enoilo –CoA).

3. utlenianie 3 – hydroksyacylo – CoA do 3 – ketoacylo – CoA, czemu towarzyszy powstanie NADH (reakcja katalizowana przez dehydrogenazę hydroksyacylo – CoA).

4. tioliza 3 – ketoacylo – CoA przez drugą cząsteczkę CoA, prowadzące do powstania acetylo – CoA i acylo – CoA, skróconego o dwa atomy węgla (reakcja katalizowana przez β- ketotiolazę).

Oksydacyjna dekarboksylacja k. pirogronowego

Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu jest katalizowana przez dehydrogenazę pirogronianową, zlokalizowaną w macierzy mitochondrialnej. W przebiegu tego procesu pirogronian ulega dekarboksylacji (odłącza CO₂), a pozostający fragment dwuwęglowy utlenia się do acetylo-S-CoA. Nieodwracalność procesu sprawia, że pirogronian nie może odtwarzać się z acetylo-S-CoA, dlatego acetylo-S-CoA nie może być substratem w procesie glukoneogenezy.

Powstanie ATP przez utlenienie

Po glikolizie i cyklu Krebsa, następuje oddychanie końcowe. W tym etapie zredukowane nukleotydy NADH, FADH2 są utleniane. W efekcie szeregu reakcji powstaje woda, a uwalniana energia zamieniana jest na ATP.

Co to są ciała ketonowe i jak powstają

Ciała ketonowe- gr. org. związków chem., zawierających w strukturze cząsteczek gr. ketonową i będących pośrednimi metabolitami przemian tłuszczów. Powstawanie: kondensacji dwóch cząsteczek acetyloCoA, które pod wpływem enzymu tiolazy przekształcają się w acetoacetyloCoA. Ten dalej reaguje z kolejną cząsteczką acetyloCoA co prowadzi do powstania HMG-CoA. Związek ten jest rozszczepiony przez liazę HMGCoA do acetooctanu lub acetyloCoA. Acetooctan jest redukowany do 3-hydroksymaślanu lub ulega dekarboksylacji do acetonu.

Budowa ATP i dlaczego jest tak wysokoenergetyczny

Zbudowany jest z adeniny, rybozy i trzech reszt fosforowych połączonych wiązaniami wysokoenergetycznymi o wartości 30 KJ/mol. Jest wysokoenergetyczny bo właśnie zawiera wiązania wysokoenergetyczne i dzięki temu bierze udział w przenoszeniu energii w kom., a podczas swojego rozpadu uwalnia znaczną ilość energii.

Dlaczego cyjanek działa szkodliwie na organizm

Toksyczność cyjanków wynika z ich silnych właściwości kompleksotwórczych. Wiążą się one z atomami żelaza i miedzi obecnymi w cząsteczkach kluczowych enzymów na łańcuchu oddechowym powodując ich inaktywację. Cyjanki są silnymi ligandami tworzącymi trwałe związki kompleksowe z metalami przejściowymi.

Fermentacja alkoholowa

Pozwala organizmom działającym w warunkach beztlenowych na regenerację NAD zużytego w procesie glikolizy. Produkt ostatniego etapu glikolizy (pirogronian) jest w dwóch etapach redukowany do etanolu:

* pirogronian + H⁺ → aldehyd octowy + CO₂ reakcję katalizuje dekarboksylaza pirogronianową
* aldehyd octowy + NADH + H⁺ → etanol + NAD⁺  reakcję katalizuje dehydrogenaza alkoholowa; reoksydacja NADH do NAD⁺

Ile koenzymów powstaje w fosforylacji oksydacyjnej

Oksydoreduktaza NADH-koenzym Q (Kompleks I)

Oksydoreduktaza bursztynian-ubichinon (kompleks II)

Oksydoreduktaza flawoproteina przenosząca elektron-ubichinon

Oksydoreduktaza koenzym Q-cytochrom c (kompleks III)

Oksydaza cytochromu c (Kompleks IV)