4. Uzyskiwanie energii w procesach biochemicznych i jej magazynowanie

Procesy biochemiczne przebiegające w żywej komórce powodują, obok określonych zmian chemicznych, również pewne efekty energetyczne, które są związane ze zmianą potencjału chemicznego związków reagujących. Wyróżnia się dwa rodzaje reakcji:

1. egzoergiczne, czyli przebiegające spontanicznie i ze spadkiem sumaryczznego potencjału chemicznego układu, a więc z wydzieleniem energii.

2. Endoergiczne, które powodują wzrost sumarycznego potencjału chemicznego układu, tzn. Wymagają dostarczenia energii spoza tego układu.

ŹRÓDŁA ATP:

• glikoliza

• cykl kwasu cytrynowego (cykl Krebsa)

• fosforylacja oksydacyjna

GLIKOLIZA z zad 11.

• Etapy glikolizy:

1. Glukoza przez fosforylację z udziałem heksokinazy w obecności ATP jest przekształcana glukozo – 6 – fosforan.

2. Glukozo – 6 – fosforan (aldoza) ulega izomeryzacji katalizowanej przez izomerazę glukozofosforanową w fruktozo – 6 – fosforan (ketoza).

3. Fruktozo – 6 – fosforan jest fosforylowany z udziałem fosforofruktokinazy w obecności ATP w fruktozo – 1,6 – bifosforan.

4. Fruktozo – 1,6 – bifosforan (6 at. Węgla) jest rozszczepiany przez aldolazę na dwie cząsteczki: aldehyd – 3 – fosforlicerynowy (3 at. Węgla) i fosfodihydroksyaceton (3 at.)

5. Aldehyd 3 – fosfoglicerynowy jest dalej wykorzystywany w procesie glikolizy i jets on przekształcany do 1,3 – bifosfoglicerynianu. Reakcję katalizuje dehydrogenaza aldehydu 3 - fosfoglicerynowego z użyciem nieorganicznego fosforu i NADH.

6. 1,3 – bifosfoglicerynian jest przekształcany do 3-fosfoglicerynianu. Reakcję katalizuje kinaza fosfoglicerynowa i ATP.

7. 3 – fosfoglicerynian jest przekształcany w 2 – fosfoglicerynian przez fosfogliceromutazę.

8. Enolaza katalizuje odwodnienie 2 – fosfoglicerynianu i powstanie fosfoenolopirogronianu,

9. Kinaza pirogronianowa katalizuje utworzenie pirogronianu i ATP.

Kolejnym etapem tworzenia energii z glukowy w warunkach tlenowych jest oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu do acetylo – CoA, który następnie zostaje utleniony do CO2 w reakcji cyklu kwasu cytrynowego.

CYKL KREBSA

• jest końcowym wspólnym szlakiem utleniania substratów energrtycznych – aminokwasów, kwasów tłuszczowych i węglowodanów. Większość tych cząstek wchodzi do cyklu w postaci acetylo – CoA.

• Cykl ten stanowi główne źródło energii wykorzystywanej do syntezy ATP, a także powstają w nim prekursory dla wielu różnych szlaków biosyntez. Matriks mitochondrium jest miejscem, w którym przebiega cykl Krebsa. Pomostem łączącym glikolizę z cyklem Krebsa jest zachodząca także w matriks mitochondrium oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu.

• Etapy:

1. Tworzenie ze szczawiooctan + acetylo – CoA + H2O -> cytrynian + koenzymA

2. Izomeryzacja cytrynianu -> izocytrynian

3. Utlenianie izocytrynianu + NAD -> alfa – ketoglutaran + NADH

4. Utlenianie alfa – ketoglutaranu + CoA + NAD -> bursztynylo – CoA + CO2 + NADH

5. Przekształcenie bursztynylo – CoA + H2O + ADP + P -> bursztynian + CoA + ATP

6. Utlenianie bursztynianu + FAD -> fumaran + FADH2

7. Uwodnienie fumaranu + H2O -> jabłczan

8. Utlenianie jabłczanu + NAD-> szczawiooctan + NADH + H

FOSFORYLACJA OKSYDACYJNA

• Jest głównym źródłem ATP w organizmie. Jest to proces syntezy ATP, zachodzący w wyniku przeniesienia elektronów z NADH lub FADH2 na O2 przez szereg przenośników elektronów.

• Istotę procesy stanowi przekształcenie siły elektromotorycznej w siłę protonomotoryczną.