3 Metabolismus organismů

Energie uvolňována postupnou oxidací – buněčné dýchání

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6 H2O + energie

Energie ukládána do molekul ATP. Při odstraňování fosfátu balíček energie se snadno uvolní

ATP→ADP + P + energie

V průběhu buněčného dýchání vzniká NADH, slouží jako přenašeč elektronů.

Buněčné dýchání

1. Glykolýza, cukr přeměněn na kyselinu pyrohroznovou (pyruvát). Probíhá v cytosolu buňky.

2. Krebsův cyklus, vzniká CO2 a elektrony s velkým obsahem energie. Probíhá v mitochondriích.

3. Oxidační fosforylace, elektrony vzniklé v Krebsově cyklu procházejí elektrotransportním řetězcem a vzniká ATP. Probíhá v mitochondriích.

Glykolýza

Z jedné molekuly glukózy vznikají dvě molekuly kyseliny pyrohroznové. Pyruvát tří uhlíková sloučenina. Sled deseti reakcí. Vzniknou dvě molekuly pyruvátu, dvě molekuly ATP a dvě molekuly NADH. Kyselina pyrohroznová je dopravena přes vnější a vnitřní membránu do mitochondrie. V matrixu je kyselina převedena na acetyl-koenzym A a oxid uhličitý, vzniká jedna molekula NADH. Acetyl koenzym A je dvouuhlíková sloučenina, vstupuje do Krebsova cyklu.

Osud pyruvátu po glykolýze

Anaerobní podmínky

není možné reoxidovat NADH přenosem redukčních ekvivalentů dýchacím řetězcem až na kyslík

dochází ke kvasným (fermentačním) procesům, které vedou reoxidují NADH na NAD+

mléčné kvašení: pyruvát -(laktátdehydrogenáza, redukce pyruvátu, reoxidace NADH)- laktát

alkoholové kvašení: pyruvát -(pyruvátdekarboxyláza, dekarboxylce pyruvátu)- acetaldehyd -(alkoholdehydrogenáza, redukce aldehydu, reoxidace NADH)- ethanol

Aerobní podmínky

pyruvát přenesen do mitochondrie, kde je oxidativně dekarboxylován na acetyl-CoA

tento proces zajišťuje multienzymový pyruvátdehydrogenázový komplex

tři enzymy: pyruvátdehydrogenáza (E1), dihydrolipoyltransacetyláza (E2), dihydrolipoyldehydrogenáza (E3)

pět kofaktorů: thiamin pyrofosfát (vázán k E1), kyselina lipoová (jako Lys lipoamid E2), koenzym A (substrát E2), FAD (vázán k E3), NAD+ (substrát E3)

výsledkem je redukovaný NADH, uvolněný CO2 a acetyl-CoA, který vstupuje do Krebsova cyklu.

Krebsův cyklus

Sled osmi reakcí. Také nazýván cyklem kyseliny citrónové (vzniká jako první produkt).

Acetyl koenzym A se přenese na sloučeninu nazývanou kyselina oxaloctová, vznikne kyselina citrónová (6 C). Vstupuje do sledu biochemických reakcí kdy konečným produktem je kyselina oxalocotvá, která vstupuju do nového cyklu.

Dvakrát dochází k dekarboxylaci, odstraňování CO2 z organických látek. Ten i s tím co vznikly přeměnou pyruvátu difunduje ven z mitochondrie a ven i z buňky. V průběhu cyklu vzniká jedna molekula ATP, dalšími produkty jsou elektrony s vysokým obsahem energie, NADH a FADH2. Nosiče přenášejí elektrony do řetězce elektrotransportních enzymů.

Celkově vzniká jednu molekula kyseliny pyrohroznové tři molekuly NADH, jedna FADH2 a jedna ATP. Tedy z jedné molekuly glukózy šest NADH, dvě FADH2, dvě ATP.