ATP + H₂O ATPazy ADP + Pi ΔG^0' = -30,6 kJ/mol

ATP + H₂O ATPazy AMP + PPi ΔG^0' = -30,6 kJ/mol

O

||

ATP + R-OH kinazy ADP + ^-O - P - O - R

|

O^-

NDP + ATP kinazy nukleozydodifosforanowe NTP + ADP

Np. GDP + ATP GTP + ADP

KATABOLIZM

Białka Cukry złożone Lipidy

Aminokwasy cukry proste lub glicerol

_{I faza} 1-fosforan cuk.pr. i kw.tł.

ATP glikoliza

NADH

Pirogronian

oksydacyjna

NADH dekarboksylacja β-oksy-

dacja

CO₂ kw.tł.

NADH

Acetylo-CoA FADH₂

_{II faza}

Cykl CO-A

Krebsa

CO₂

GTP, NADH, FADH₂

Łańcuch oddechowy

NH_{4 III faza} O₂ H₂O

KATABOLIZM CUKRÓW - GLIKOLIZA (cytozol)

Glukoza + 2 NAD⁺ + 2 Pi + 2 ADP 2 pirogronian + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP + 2 H₂O

glukoza

1.

heksakinaza ATP

ADP

glukozo-6-fosforanfosfoglikozydazaglukozo-1-fosforan

izomeraza

glukozydofosforanowa

fruktozo-6-fosforan

2.

fosfofruktokinaza ATP

ADP

fruktozo-1,6-bisfosforan

aldolaza

A-izomeraza

trifosforanowa

fosfodihydroksyaceton A aldehyd 3-fosfoglicerynowy

CH₂OPO^2-₃

| dehydrogenaza aldehydu NAD⁺ + Pi

C = O 3-fosfoglicerynowego

| NADH/H⁺

CH₂OH

2x 1,3-bisfosfoglicerynian

CH₂OPO^2-₃

kinaza ADP |

fosfoglicerynianowa ATP H - C - OH

| COOPO^2-₃

2x 3-fosfoglicerynian CH₂OPO^2-₃

|

H -C - OH

fosfogliceromutaza |

COO^-

2x 2-fosfoglicerynian CH₂OH

|

dehydratacja CHOPO^2-₃

enolaza H₂O |

COO^-

2x fosfoenolopirogronian CH2

3. ||

kinaza ADP COPO^2-₃

pirogronianowa ATP |

COO^-

2x pirogronian CH₃ - CO - COO^-

Dalsze losy pirogronianu:

A: Organizmy beztlenowe: drożdże

Pirogronian + H⁺ dekarboksylaza pirogronianowa (dekarboksylacja) CO₂ + aldehyd octowy + NADH + H⁺ dehydrogenaza alkoholowa etanol + NAD⁺

B: inne mikroorganizmy, mięśnie ludzkie:

pirogronian + NADH + H⁺ dehydrogenaza mleczanowa mleczan + NAD⁺

C: oksydacyjna dekarboksylacja u organizmów tlenowych (matrix):

Pirogronian + CoA - SH + NAD⁺ dehydrogenaza pirogronianowa acetylo Co-A + NADH + H⁺

CYKL KREBSA (matrix)

Acetylo-CoA + 3 NAD⁺ + FAD + GDP + Pi + H₂O CoA + 2 CO₂

+ 3 NADH + 3 H⁺ + FADH ₂ + GTP

O COO^-

|| | cytrynian

CH₃ - C - S - CoA CH₂

| COO^-

HO - C - COO^- | izocytrynian

1. | 2. CH₂

COO^- CH₂ |

| | C - COO^-

C = O COO^- ||

| H - C

CH₂ |

NADH | szczawiooctan COO^- NAD⁺

8. COO^- 3. NADH

NAD⁺ COO^- CO₂

COO^- |

| CH₂

H - C - OH | α-ketoglutaran

| CH₂

CH₂ |

| jabłczan C = O

COO^- | NAD⁺

H₂O
7. COO^- NADH

COO^- 4. CO₂

| fumaran

C -H O = C - S - CoA

|| |

H - C COO^- CH₂

| 6. | bursztynian 5. |

COO^- CH₂ GDP CH₂

| GTP |bursztynylo-CoA

CH₂ Co-A COO^-

FADH ₂ |

FAD COO^-

1. Syntaza cytrynianowa

2. Akonitaza

3. Dehydrogenaza izocytrynianowa

4. Dehydrogenaza α-ketoglutaranowa

5. Syntetaza bursztynylo-CoA

6. Dehydrogenaza bursztynianowa

7. Fumaraza

8. Dehydrogenaza jabłczanowa

Całkowity efekt energetyczny biologicznego utleniania 1 mola glukozy:

A: glikoliza (glukozapirogronian): 2 ATP

2 NADH (cytozol)

B: oksydacyjna dekarboksylacja (2x pirogronian2x acetylo-CoA): 2 NADH = 5 ATP

C: cykl Krebsa (2x acetylo-CoA4x CO₂): 2 GTP = 2 ATP

2 FADH₂ = 3 ATP

6 NADH = 15 ATP

Razem: 27 ATP

2 NADH (cytozol) =

+ (3-5 ATP)

30-32 ATP

A: czółenko glicero - 3-fosforanowe:

Cytozol Matrix mitoch.

Fosfodihydroksyaceton Fosfodihydroksyaceton

H⁺ +

NADH FADH ₂

NAD⁺

FAD

Glicerolo-3-fosforan Glicerolo-3-fosforan

NADH + H⁺ + FAD NAD⁺ + FADH ₂ 3 ATP

B: czółenko jabłczanowo - asparaginowe:

Cytozol Matrix mitoch.

jabłczan jabłczan

H⁺ + NADH

NADH + H⁺

NAD⁺
NAD⁺

szczawiooctan szczawiooctan

NH₃ NH₃

Asparaginian asparaginian

NADH + NAD⁺ NAD⁺ + NADH 5 ATP

Szlak pentozofosforanowy (cytoplazma):

| |

H - C - OH C = O

| | 2.

H - C - OH 1. H⁺ H - C - OH H⁺

| O NADP⁺ | O H₂O

HO-C - H HO-C - H

| dehydrogenaza | glukonolaktonaza

H - C - OH glukozo-6- H - C - OH

| fosforanowa |

H - C H - C

| glukozo-6-fosforan | 6-fosfoglukono-δ-lakton

CH₂OPO^2-₃ CH₂OPO^2-₃

COO^- CH₂OH

| |

H - C - OH 3. C = O + CO₂

| NADPH | 4.

HO-C - H NADP⁺ H - C - OH

| | izomeraza pento-

H - C - OH dehydrogenaza H - C - OH zofosforanowa

| 6-fosfoglu- | rybulozo-5-fosforan

H - C - OH konianowa CH₂OPO^2-₃

| 6-fosfoglukonian

CH₂OPO^2-₃ 5. epimeraza

pentozofosforanowa

CHO CH₂OH

| |

H - C - OH C = O

| |

H - C - OH + 2x HO-C - H 6.

| |

H - C - OH H - C - OH

| |

H - C - OPO^2-₃ H - C - OPO^2-₃

| rybozo-5-fosforan | ksylulozo-5-fosforan

H H

CH₂OH

|

2x C = O

| CHO

HO-C - H |

| + H - C - OH

H - C - OH | aldehyd 3-fosfogliceryny

| CH₂OPO^2-₃

H - C - OH

| fruktozo-6-fosforan CH₂OH

CH₂OPO^2-₃ |

C = O

rybulozo-5-fosforan 7. |

HO-C - H

+ transketolaza | + aldehyd

H - C - OH 3-fosfogli-

rybozo-5-fosforan | -cerynowy

H - C - OH

|

H - C - OH

| sedoheptulozo-7-

CH₂OPO^2-₃ -fosforan

sedoheptulozo CHO

-7-fosforan 8. |

+ transaldolaza H - C - OH fruktozo-6-

| + fosforan

aldehyd 3-fosfo- H - C - OH

glicerynowy | erytrozo-4-fosforan

CH₂OPO^2-₃

ksylulozo-5 9. aldehyd 3-fosfo

-Fosforan glicerynowy

+ transketolaza +

erytrozo-4 fruktozo-6

-fosforan -fosforan

KATABOLIZM LIPIDÓW:

A) Lipoliza CH₂-O-CO-R₁ CH₂OH R₁ - COO^-

| 3 H⁺ |

R₂-CO-O- C - H 3 H₂O HOC - H + R₂ - COO^-

| |

CH2-O-CO-R₃ lipazy CH₂OH R₃ - COO^-

trójacyloglicerol glicerol wolne kw.tł.

B) katabolizm glicerolu (cytozol):

ADP CH₂OH NADH + H⁺ CH₂OH

ATP | NAD⁺ |

glicerol HOC - H O=C a.3-f

kinaza | dehydrogenaza 3-fosfo- |

glicerolowa CH₂OPO^2-₃ glicerynowa CH₂OPO^2-₃

L-glicerolo-3-fosforan fosfodihydroksyaceton

Zysk z 1 mola glicerolu = 0,5 mola ATP

C) aktywacja kwasów tłuszczowych (cytozol): 2Pi

R - COO^- + ATP syntaza acylo-CoA R - CO - AMP + PPi

acyloadenylan pirofosforan

R - CO - AMP + HS - CoA s.a-CoAR - CO - S - CoA + AMP

acylo-CoA

D) transport acylo-CoA do matrix mitochondrialnej:

acylo-CoA+karnitynaacylotransferaza karnitynowa Iacylokarnit.

acylo-CoA+karnitynaacylotransferaza karnitynowaIIacylokarnit

C) β-oksydacja

R - CH₂ - CH₂ - CH₂ - CO- S - CoA

FAD acylo-CoA

utlenianie FADH₂ dehydrogenaza

acylo-CoA

R - CH₂ - HC = CH - CO- S CoA

trans -Δ²-enoilo-CoA

uwodnienie H₂O hydrataza

enoilo-CoA

R - CH₂ - HCOH - CH₂ - CO- S CoA

utlenianie NAD⁺ L-3-hydroksyacylo-CoA

NADH + H⁺ dehydrogenaza

L-3-hydroksyacylo-CoA

R - CH₂ - CO - CH₂ - CO- S CoA

tioliza 3-ketoacylo-CoA

CoA - SH β-katiolaza

R - CH₂ - CO - S - CoA + CH₃ - CO - S - CoA

Acylo-CoA skrócony o 2 at. C acetylo-CoA

Np. palmitylo-CoA + 7 FAD + 7 NAD⁺ + 7 Co-A + 7 H₂O 8 acylo-CoA + 7 FADH₂ + 7 NADH + 7 H⁺

Bilans energetyczny kwasu palmitylowego:

1) aktywacja kwasów tłuszczowych - 2 ATP

2) transport 0

3) właściwa β-oksydacja 7 FADH₂ (= 10,5 ATP)

7 NADH (= 17,5 ATP)

4) przemiany acetylo-CoA w cyklu Krebsa 8 x 10 ATP = 80

108 - 2 = 106 ATP

KATABOLIZM BIAŁEK

I faza: Proteoliza aminokwasy

A) Transaminacja COO^- H

a) NH₃⁺ | COO^- |

| CH₂ | ⁺H₃N -C - COO^-

H -C - COO^- | aminotransferazaC = O |

| + CH₂ --- | + CH₂

CH₂ | asparaginianowa CH₂ |

| C = O | CH₂

COO^- | α-ketoglutaran COO^- | glutam.

asparaginian COO^- szczawiooctan COO^-

b) COO^-

NH₃⁺ | aminotransferazaCOO^-

| CH₂ ­­­--- |

H -C - COO^- + | alaninowa C = O + glutaminian

| C = O |

CH₃ | α-ketoglutaran COO^-

alanina COO^- pirogronian

B) Oksydacyjna deaminacja:

Glutaminian + NAD(P)⁺ + H₂Odehydrogenaza glutaminianowa NH₄⁺ + α-ketoglutaran + NAD(P)H + H⁺

O

||

α-aminokwas α-ketoglutaran NADH + NH₄⁺H₂N-C-NH₂

α-ketokwas glutaminian NAD⁺ + H₂O

aminokwas₁ + E-PLP α-ketokwas₁ + E-PMP

α-ketokwas₂ + E-PMP aminokwas₂ + E-PLP

aminokwas₁ + α-ketokwas₂ α-ketokwas₁ + aminokwas₂

CYKL MOCZNIKOWY O

arginina H₂O ||

fumaran H₂N- C - NH₂

argininobursztynian ornityna

asparaginian cytrulina karbamoilofosforan

R - NH₂ R - C - NH₂

matrix ||

cytozol mitochondrialna O

CO₂ + NH₄⁺

Matrix mitochondrialna:

I) CO₂ + NH₄⁺ + 2 ATP + H₂O syntaza karbamoilofosforanowa H₂N - CO - OPO₃^2- + 2 ADP + Pi + 3H⁺

II) ⁺H₃N H - N - CO - NH₂

| |

CH₂ CH₂

| karbamilofosforan |

CH₂ CO - NH₂⁺ karbamoilo- CH₂

| + | | + Pi

CH₂ OPO₃^2- transferaza CH₂

| |

H -C - NH₃⁺ H -C - NH₃⁺

| ornityna | cytrulina

COO^- NH₂⁺ COO^-

||

Cytozol: H - N - C - N - CH - COO^-

III) | | |

2 Pi CH₂ H CH₂

| |

Cytrulina ATP AMP+PPi CH₂ COO^-

+ |

asparaginian syntaza CH₂

argininobursztynianowa | bursztynyloargininian

H - C - NH₃⁺

COO^-

IV) H COO^-

liaza arginino- \ /

bursztynyloargininian arginina + C

bursztynianowa || fumaran C

O / \

|| ^-OOC H

arginina arginaza H₂N-C-NH₂ + ornityna (do matrix mitoch.)

H₂N - powstaje z NH₃ z dezaminacji | NH₂ - pochodzi z asparaginianu

Sumarycznie: 1 mol mocznika:

1. Synteza karbamoilofosforanu 2 mole ATP

2. Synteza argininobursztynianu 2 mole ATP

3. Przemiany fumaranu (odwodornienie jabłczanu do szczawiooctanu) - 1 mol NADH (2,5 mola ATP)

Razem: 4 - 2,5 mola = 1,5 mola ATP

Cykl mocznikowy zazębia się z cyklem kwasu cytrynowego:

NH₄⁺ + CO₂ α-ketokwas

Cytrulina asparaginian

α-aminokw.

Ornityna bursztynyloargininian szczawiooctan

mocznik NADH

Arginina fumaran jabłczan

Glukoza Ala Cys Ile Leu Lys

Gly Ser Leu Phe Trp

Fosfoenolo- Thr Tpr Trp Tyr

pirogronian

pirogronian acetylo-CoA↔acetoacetylo-CoA

Asp

Asn szczawiooctan cytrynian ciała ketonowe

Asp cykl kwasu

Phe fumaran cytrynowego

Tyr

α-ketoglutaran Arg Gln

Ile Met bursztynylo-CoA Glu His

Thr Val Pro

Np. prolina Dh. CH₂ CH₂

| |

COOH C = O H -C - COOH

N pochodna | | pochodna kw.

H⁺ proliny OH NH₃ glutaminowego

H₂O

Dekarboksylacja aminokwasów:

NH₃⁺ NH₃⁺

| H⁺ CO₂ |

R -C - H R -C - H

| dekarbosylaza |

COO^- H

Aminokwas amina biogenna

Aminy biogenne są ważnymi związkami:

Glutaminian kwas γ-aminomasłowy (GABA) - jeden z bardzo ważnych neurotransmoterów;

Histydyna histiamina - hormon tkankowy;

Seryna etanoloamina - służy do syntezy jednego z glicerofosfolipidów błonowych - fosfatydyloetanoloaminy;

Cysteina cystiamina - potrzebna do syntezy CoA;

Asparaginian β-alanina - również służy do syntezy CoA

ANABOLIZM

GLUKONEOGENEZA

Nieodwracalne reakcje w glikolizie: 1. 2. 3.

Obejście reakcji nieodwracalnych:

Ad. 3.

CO₂ ADP + CO₂ GDP

ATP Pi GTP

pirogronian szczawiooctan fosfoenolopirogronian

karboksylaza karboksykinaza

pirogronianowa fosfoenolopirogronianowa

pirogronian

Cytozol

pirogronian

ATP + CO₂

karboksylaza

pirogronianowa ADP + Pi

szczawiooctan

NADH + H⁺

dehydrogenaza

jabłczanowa NAD⁺

jabłczan

Matrix

jabłczan

NAD⁺

dehydrogenaza

pirogronianowa NADH + H⁺

szczawiooctan

Ad. 2.

fruktozo-1,6-bisfosforan + H₂O fosfataza fruktozo-6-fosforan + Pi

Ad. 3.

glukozo-6-fosforan + H₂O fosfataza glukoza + Pi

glukoza

glukozo-6-fosforan

fruktozo-6-fosforan

fruktozo-1,6-bisfosforan

aldehyd 3-fosfoglicerynowy fosfodihydroksyaceton

1,3-bisfosfoglicerynian glicerol

3-fosfoglicerynian

2-fosfoglicerynian

fosfoenolopirogronian

karbolsylaza

fosfoenolopirogronianowa

szczawiooctan niektóre aminokwasy

karboksylaza

pirogronianowa

mleczan pirogronian niektóre aminokwasy

Koszt syntezy jednego mola glukozy z 2 cząsteczek pirogronianu:

1. 2x pirogronian 2x szczawiooctan - 2 ATP

2. 2x szczawiooctan 2x fosfoenolopirogronian - 2 GTP

3. 2x 3-fosfoglicerynian 1,3-bisfosfoglicerynian - 2 ATP

- 6 ATP

glicerol + ATP ADP + glicerolo-3 fosforan + NAD⁺ NADH + fosfodihydroksyaceton - koszt może być jeszcze większy w tej reakcji, ponieważ potrzebny jest jeszcze reduktor.

Cykl Corih

Wątroba Mięśnie

glukoza glukoza

glokoneo- glikoliza

geneza K

pirogronian R pirogronian

Dh. NADH + H⁺ E NADH + H⁺ Dh.

mleczanowa NAD⁺ W NAD⁺ mleczanowa

mleczan mleczan

Biosynteza złożonych cukrowców:

Cukier-1-P + P-P-P-ryboza-zasada pirofosforylaza

cukier-1-P-P-ryboza-zasada + PPi

Np.

glukozo-1-P + UTP pirofosforylaza UDP - glukoza + PPi

Nukleozydodifosfocukry: Funkcje:

1) biosynteza oligo- i polisacharydów

UDP - glukoza + glukoza syntaza laktozowa laktoza + UDP

UDP-glikogen_{(n reszt)}+glukozasyntaza glikogenowaglikogen+UDP

2) przekształcanie reszt monosacharydowych

UDP - glukoza 4 - epimeraza UDP - glukoza

Dh NAD⁺ Dh NAD⁺

H₂O H₂O

UDP - glukoronian UDP - galaktoronian

Dekarbo- CO₂ CO₂

ksylaza

UDP - ksyloza UDP - L - arabioza

LIPIDY - biosynteza

n acylo-CoA n-1 acylo-CoA + acetylo-CoA CoA + kwasy tł.

Aktywacja acetylo-CoA z wytworzeniem malonylo-CoA:

CH₃ - CO ~ S - CoA + HCO₃^- + ATP karboksylaza acetylo-CoA ADP + PPi + ^-OOC - CH₂ - CO ~ S - CoA

MITOCHONDRIUM CYTOZOL

Cytrynian cytrynian

acetylo-CoA acetylo-CoA

Szczawiooctan szczawiooctan

NADH

jabłczan

NADPH

Pirogronian pirogronian

Transport acetylo-CoA z mitochondrium do cytoplazmy.

Biosynteza acylogliceroli:

CH₂OH

|

HO - C - H

| 3-fosfoglicerol

CH₂ - OPO₃^2-

R₁ - CO - S-CoA acetylotransferaza

CoA 3-fosfoglicerynowa

CH₂ - O - CO - R₁

|

HO - C - H

| kwas lizofosfatydylowy

CH₂ - OPO₃^2-

R₂ - CO - S-CoA

CoA

CH₂ - O - CO - R₁

|

R₂ - CO - O -C - H

| kwas fosfatydylowy

CH₂ - OPO₃^2-

Pi

CH₂ - O - CO - R₁

|

R₂ - CO - O -C - H

| diacyloglicerol

CH₂OH

R₃- CO - S-CoA

CoA

CH₂ - O - CO - R₁

|

R₂ - CO - O -C - H

| triacyloglicerol

CH₂ - O - CO - R₃

Glicerofosfolipidy:

Fosfatydyloseryna: -O-CH₂-CH-NH₃⁺

|

COO^-

Fasfatydyloetanoloamina: -O-CH₂-CH₂-NH₃⁺

Fosfatydylocholina: -O-CH₂-CH-N⁽⁺⁾ - (CH₃)₃

AMINOKWASY

1) Biosynteza aminokwasów

a) biosynteza glutaminianu z α-ketoglutaranu:

COO^- COO^-

| dehydrogenaza |

CH₂ glutaminianowa CH₂

| + NH₃⁺ + NADPH + 2 H⁺ | + H₂O + NADP⁺

CH₂ CH₂

| |

C = O H -C - NH₃⁺

| α-ketoglutaran | glutaminian

COO^- COO^-

b) biosynteza glutaminy z glutaminianu:

COO^- CO - NH₂

| dehydrogenaza |

CH₂ glutaminowa CH₂

| + NH₃⁺ + ATP | + ADP + Pi

CH₂ CH₂

| |

H -C - NH₃⁺ H -C - NH₃⁺

| glutaminian | glutamina

COO^- COO^-

2) Reakcje transaminacji: (aminotransferazy)

a) pirogronian + glutaminian α-ketoglutaran + alanina

b) szczawiooctan + glutaminian asparaginian + α-ketoglutaran

3) przekształcanie glutaminianu:

prolina

glutaminian arginina

glutamina

Biosynteza seryny:

COO^- COO^- COO^- COO^- | NAD⁺ | glutaminian | H₂O |

H -C - OH C = O ⁺H₃N -C - H ⁺H₃N -C - H

| | | |

CH₂ CH₂ CH₂ CH₂

| NADPH | α-ketoglutaran | Pi |

OPO₃^2- OPO₃^2- OPO₃^2- OPO₃^2-

3-fosfo- 3-fosfohydroksy- 3-fosfo- seryna

glicerynian pirogronian seryna

Biosyntetyczne rodziny aminokwasów:

a) Cykl kwasy cytrynowego

α-ketoglutaran szczawiooctan

Glu Asp

Gln Pro Arg Asn Met Thr Lys

Ile

Rodzina glutaminianu Rodzina asparaginianu

b) Glikoliza

3-flosfoglicerynian pirogronian

Ser Ala Val Leu

Rodzina pirogronianu

Cys Gly

Rodzina seryny fosfoenolopirogronian

c) Szlak pentozofosforanowy erytrozo-4-fosforan

rybozo-5-fosforan Phe Tyr Trp

His

Endogenne Egzogenne

Ala Phe Arg* - własna produkcja jest za

Arg* His mała w stosunku do potrzeb,

Asp Ile dieta musi je zawierać

Asn Leu

Cys* Lys Cys* - musi być źródło organicznej

Gly Met siarki, a więc dostatek metioniny,

Glu Thr prekursorem jest seryna

Gln Trp

Pro Val Tyr* - o ile dużo jest Phe, to

Ser można ją zsyntetyzować

Tyr*

Biosynteza nukleotydów:

a) rybonukleotydy purynowe:

^-2O₃P-OCH₂ ATP ^-2O₃P-OCH₂

O AMP O

OH syntaza OPO₃^2- - OPO₃^2-

HO OH PRPP HO OH

Rybozo-5-fosforan 5-fosforybozo-1-piroposforan

(PRPP)

^-2O₃P-OCH₂ glutamina ^-2O₃P-OCH₂

O glutaminian O NH₂

+ PPi

OPO₃^2--OPO₃^2- amido- H

HO OH fosforybozotransferaza HO OH

PRPP 5-fosforybozo-1-amina

b) deoksyrybonukleotydy

^-2O₃P-O^-2O₃P-OCH₂ ^-2O₃P-O^-2O₃P-OCH₂

O zasada (r. r.) O zasada

NADPH NADP⁺

HO OH + H⁺ + H₂O HO

Rybonukleozydodifosforan deoksyrybonukleozudodifosforan

NDP

NADPH e^- FAD e^- tioredoksyna e^- reduktaza

rybonukleodydowa

(r. r.) dNDP

ŹRÓDŁA ATP

1. Tzw. „fosforylacje substratowe” - przeniesienie na ADP reszty ortofosforanu z wysokoenergetycznego metabolitu komórkowego.

2. Tzw. „fosforylacja oksydacyjna” - synteza ATP z ADP i ortofosforanu związana z utlenianiem różnych zredukowanych metabolitów przy udziale tzw. łańcucha oddechowego i wykorzystaniu tlenu atmosferycznego jako końcowego akceptora elektronów.

3. Tzw. „fotofosforylacja” - synteza ATP z ADP i ortofosforanu zachodząca na koszt energii świetlnej przy udziale tzw. łańcucha transportu elektronów.

4. Fosforylacja związana z utlenianiem prostych nieorganicznych substancji.

Oddychanie komórkowe:

AH₂ + ¹/₂ O₂ A + H₂O + energia swobodna

ADP + Pi + energia swobodna ATP + H₂O

Transport elektronów na tlen:

I faza: Matrix mitochondrialna 2 e^- i 1 proton

AH₂ + NAD⁺ dehydrogenaza zależna od NAD⁺ A + NADH + H⁺

AH₂ + FAD dehydrogenaza zależna od FAD A + FADH₂

2 e^- i 1 protony

H O

| dehydrogenaza ||

R -C - R' zależna od NAD⁺ R - C - R'

|

OH NAD⁺ NADH + H⁺

H H FAD FADH₂ H H

| | | |

R -C - C - R' dehydrogenaza R -C = C - R'

| | zależna od FAD

H H

Struktura mitochondrialnego łańcucha oddechowego:

1. Reduktaza NADH / UQ UQ - ubichinon

H⁺ 2 H⁺ 2 H⁺

NADH |FMN - B 2 | FeS - B | UQ

2. Reduktaza FADH₂ / UQ

2 H⁺ 2 H⁺

FADH₂ | FeS - B | UQ

3. Reduktaza cytochromowa

2 H⁺

UQH₂ 2 cyt _b 2 cyt _c1 2 cyt _c

4. Oksydaza cytochromowa

2 H⁺

2 cyt _e 2 cyt _a 2 cyt _a3 2 | CuB | ˝ O₂

FOTOSYNTEZA

n H₂O + n CO₂ h V (CH₂O)_n + n O₂

6 H₂O + 6 CO₂ h V C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Faza świetlna (jasna): błona tylakoidów grana:

NAD⁺ + n ADP + n Pi + H₂O h V ½ O₂ + NADPH + H⁺ + n ATP

Faza „ciemna”:

n CO₂ + 2n NADPH + 2n H₂O + 3n ATP (CH₂O)_n + 3n ADP + 3n Pi + 2n NADP⁺ + n H⁺

Faza „jasna”:

Współdziałanie fotosystemu I i fotosystemu II:

(λ < 700 nm)

światło silny reduktor NADPH

z NADP

fotosystem I

słaby utleniacz ATP

słaby reduktor

fotosystem II

światło silny utleniacz O₂

(λ < 680 nm) z H₂O

Faza „ ciemna”:

Reakcje karboksylazowe:

CH₂OPO₃^2- CH₂OPO₃^2-

| |

C = O HO - C - COO^- COO^-

| CO₂ H⁺ | H⁺ |

H -C - OH C = O 2 H -C - OH

| | |

H -C - OH H -C - OH CH₂OPO₃^2-

| RuBP | 3-fosfoglicerynian

CH₂OPO₃^2- CH₂OPO₃^2-

Reakcje oksygenowe: CH₂OPO₃^2- CH₂OPO₃^2- CH₂OPO₃^2-

| | |fosfoglikolan

C = O HO - C - O - O - H COO^-

| |

H -C - OH O₂ C = O H₂O H⁺ COO^-

| | |

H -C - OH H -C - OH H -C - OH

| RuBP | wodoronadtlenek |3-fosfoglicer.

CH₂OPO₃^2- CH₂OPO₃^2- CH₂OPO₃^2-

Cykl Calvina:

12 3-fosfoglicerynian

6 CO₂ 12 ATP

6 rybulozo-1,5-bisfosforan 12 1,3-bisfosfoglicerynian

6 ATP 12 NADPH

6 rybulozo-5-fosforan 12 aldehyd 3-fosfoglicerynowy

transketolaza

aldolaza i inne enzymy 3 fruktozo-6-fosforan

1

zysk netto

Regeneracja rybulozo-1,5-bisfosforanu:

1) ald. 3-P-glicerynowy + fruktozo-6-Pksylulozo-5-P + erytrozo-4-P

2) erytrozo-4-P + P-dihydroksyaceton sedpheptulozo-1,7-bis-P + Pi

3) sedoheptulozo-1,7-bis-P + H₂O sedoheptulozo-7-P + Pi

4) sedoheptulozo-7-P + ald. 3-P-glic. ksylulozo-5-P + rybozo-5-P

5) rybozo-5-P rybulozo-5-P

6) ksylulozo-5-P rybulozo-5-P

7) rybulozo-5-P + ATP rybulozo-1,5-bis-P + ADP

Biosynteza sacharozy i skrobi:

a) skrobia

Fru-6-P izomeraza heksozofosforanowa Glc-6-P fosfoglukomutaza Glc-1-P +ATPpirofosforylazaPPi +ADP-Glc syntaza skrobiowa Amyloza enzym Q amylopektyna

b) sacharoza

Fru-6-P izomeraza heksozofosforanowa Glc-6-P fosfoglukomutaza Glc-1-P +UDPpirofosforylazaPPi +UDP-Glc syntaza sacharozofosforanowa sacharozo-6-P +H₂Ofosfataza Pi + sacharoza

FAD - dinukleotyd flawinoadeninowy, forma utleniona

Skład: mononukleodyd flawinowy (FMN) = pierścień izoaloksazynowy + heksano-3-ol + Pi oraz jednostka AMP = adenina + ryboza + Pi

Reakcje:

Bursztynian + FAD dh. bursztynianowa FADH₂ + fumaran

Glicerolo-3-fosforan + FAD fosfodihydroksyaceton + FADH₂

NADP⁺ - fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego, forma utleniona

Skład: pierścień nikotynoamidowy + ryboza + Pi oraz adenina + ryboza + 2 Pi

Reakcje:

6-fosfoglukonian + NADP⁺ dh. fosfoglukonianowa NADPH + rybulozo-5-fosforan

glukozo-6-P + NADP⁺ dh. glukozo-6-fosforanowa NADPH + 6-fosfoglukono-δ-lakton

Źródła: Zwierzęta :szlak pentozofosforanowy: z każdej cz. Glc-6-P kompletnie utlenionej do CO₂ powstaje 12 cz. NADPH

Rośliny: Koniec fotosyntezy - redukcja NADP

cAMP - cykliczny adenozynomonofosforan

Skład: adenina + ryboza + Pi

Powstawanie: ATP cyklaza adenylowa PPi + cAMP

Funkcje: cAMP jest informatorem drugiego rzędu dla noradrenaliny, glukagonu i innych hormonów; pobudza degradację zapasowych substratów energetycznych, zwiększa wydzielanie kwasu przez błonę śluzową żołądka, powoduje rozproszenie ziarnistości barwnika melaniny, zmniejsza agregację płytek krwi i wywołuje otwarcie kanałów chlorkowych; stymuluje fosforylację wielu białek docelowych, katalizowaną prze kinazę białkową (PKA)

UDP-Glc - difosfourydynoglukoza

Skład: urydyna + glukoza + 2 Pi

FMN - mononukleodyd flawinowy, forma utleniona

Skład: pierścień izoaloksazynowy + heksano-3-ol + Pi

Enzym allosteryczny - enzym, który zmienia swoją konformację w zależności od tego czy połączył się z efektorem czy nie. Mamy efektory pozytywne - aktywujące enzym i negatywne - dezaktywujące go. Np. fosforylacja i defosforylacja

Enzymy aktywowane przez fosforylację: fosforylaza glikoproteinowa, kinaza pirogronianowa i niektóre lipazy; inaktywowane: syntaza glikogenowa, karboksylaza acetylo-CoA, fosfofruktokinaza.

Kinaza białkowa (PKA) - enzym należący do klasy fosfotransferaz, przenosi reszty ortofosforanowe; zbudowana z dwóch łańcuchów regulatorowych i dwóch łańcuchów katalitycznych (R₂C₂), aktywowana przez cAMP, fosforyluje reszty seryny i treoniny wielu białek docelowych.

Aminokwas glukogenny - taki aminokwas, który w metabolizmie może być włączany w cykl kwasu cytrynowego i glukoneogenezy. Typowe aminokwasy glukogenne to: Asp, Asn, Met, Thr, Val, Arg, Glu, Gln, His, Pro, Ala, Cys, Gly i Ser. Ile, Phe, Trp i Tyr są ketogenne jak i glukogenne.

Ferrodoksyna - rozpuszczalne w wodzie białko o masie 12 kDa zawierające co najmniej jedno centrum żelazowo-siarkowe. Jest ważnym przekaźnikiem elektronów w końcowych etapach fazy jasnej fotosyntezy.

A

---