We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Tipik biyokimya ders kitabında bulunan bu reaksiyon için:
$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 o 6CO_2 + 6H_2O$
$6O_2$'lık oksijen atomlarının nereye gittiğiyle ilgileniyorum. Sanırım $6H_2O$'a gidiyorlar ama bu denge için yeterli değil. Öyleyse, $6CO_2$'dan gelen oksijen atomu da karbondioksite giriyor mu? Deneysel olarak bunlar, iostope etiketleme deneyleriyle doğrulanabilir. Bu tür deneylere atıfta bulunulması takdir edilecektir.
Bu soruyla ilgileniyorum çünkü merkezi metabolizma, glikozun verici ve oksijenin alıcı olduğu bir elektron transfer süreci olarak anlaşılabilir. Tam oksidasyon durumunda glikozun oksijene kaç elektron aktardığını etkin bir şekilde hesaplamamız gerekir.
Bu deneyin (PDF dosyası) oksijenin aerobik solunumdaki kaderi hakkındaki temel konsepti anlamanıza yardımcı olacağını düşünüyorum. Temel olarak sonuç:
- Solunum karbondioksitinin oksijeni, vücut suyu ile değişim dengesi içindedir.
- Kullanılan moleküler oksijen vücut suyuna dönüştürülür.
Oksijene verilen elektronların hesaplanması ile ilgili olarak, sadece ETC sırasında kaç adımda kaç NADH2 ve kaç FADH2 azaldığını hesaplamak sorunuza cevap verebilecektir.
Glikoz katabolizması, bir dizi reaksiyonu içeren çok aşamalı bir süreçtir. Verdiğiniz tepki basitçe genel, dengeli denklemdir; aslında canlı hücrelerde böyle olmaz. Tüm diyatomik oksijen, elektron taşıma zincirinde suya dönüştürülür, ancak önceki adımlar boyunca su da tüketilir ve üretilir, bu nedenle denklem bu şekilde dengelenmez.
Bu resimlere Wikipedia'dan bakın ve sürece giren ve çıkan tüm bileşikleri not edin.
Glikoliz
TCA Döngüsü
Mitokondriyal Elektron Taşıma Zinciri
Glikoz Oksidasyonu Nedir? (Resimleri olan)
Glikoz oksidasyonu, bir organizmanın gerekli tüm faaliyetlerini gerçekleştirmesi için enerji sağlayan kimyasal bir süreçtir. Bu işlem sırasında, yiyeceklerden elde edilen basit bir şeker molekülü olan glikoz, karbondioksit ve suya parçalanır. Bu reaksiyon, enerjiyi serbest bırakır ve hücrenin kullanması için kimyasal bir biçimde depolar. Glikoz oksidasyonunun üç ayrı aşaması vardır: glikoliz, sitrik asit döngüsü ve elektron taşıma sistemi.
Glikoz
Glikoz molekülleri, nişasta ve selüloz gibi daha karmaşık karbonhidratlar oluşturmak için kullanılır. Bu molekülün kimyasal formülü C'dir.6H12Ö6altı karbon atomu, 12 hidrojen atomu ve altı oksijen atomundan oluştuğu anlamına gelir. Bitkilerde ve birçok yiyecek türünde bulunan glikoz, sindirim sırasında kan dolaşımına emilir.
Oksidasyon
Glikoz oksidasyonu, oksijen gerektiren kimyasal bir reaksiyon olan aerobik bir işlemdir. Aslında "oksidasyon" terimi, oksijenin daha sonra oksitlendiği söylenen başka bir molekül ile birleştiği herhangi bir reaksiyonu ifade eder. İşlem sırasında, bir glikoz molekülü altı oksijen molekülü ile birleşerek altı karbondioksit molekülü, altı su molekülü ve hücrelerin enerji depolamak veya aktarmak için kullandığı bir molekül olan adenosin trifosfat (ATP) üretir.
Glikoliz
Oksidasyon sürecindeki ilk adım, hücreyi dolduran ve diğer hücresel organları çevreleyen jel benzeri madde olan hücre sitoplazmasında gerçekleşen glikolizdir. Bu aşamada, glikoz molekülü, hücrelere enerji sağlayabilen organik bir asit olan iki piruvat molekülüne parçalanır. Bu parçalanma aynı zamanda ATP oluşturmak için adenozin difosfata (ADP) bir fosfat iyonu eklemek için kullanılan enerjiyi de serbest bırakır. ADP, ATP'nin enerjisini serbest bırakmak için parçalanmasıyla oluşur.
Tek bir glikoz molekülünün glikolizi, iki ATP molekülü tüketir ve toplamda dört tane üretir, bu da iki ATP'lik net enerji kazanımına yol açar. İşlemden elde edilen enerji, hücresel kimyasal reaksiyonlara güç sağlamak için elektronları transfer etmek için kullanılan bir enzim formu olan iki NADH üretmek için de kullanılır.
Sitrik Asit Döngüsü
Krebs döngüsü olarak da adlandırılan sitrik asit döngüsünü başlatmak için, glikoliz tarafından üretilen piruvat molekülleri, metabolik süreçlerde yer alan hücresel bir organ olan mitokondriye taşınır. Bir kez orada moleküller, sitrik asit döngüsüne güç veren molekül olan asetil CoA'ya dönüştürülür. Asetil CoA, piruvattan karbon ve biyolojik süreçlere yardımcı olan bir molekül olan koenzim A'dan oluşur. Dönüştürme işlemi bir NADH üretir.
Asetil CoA, molekülün karbon kısmını, sürekli çalışan, ATP, yüksek enerjili elektronlar ve karbon dioksit üreten sitrik asit döngüsüne bırakır. Üretilen enerjinin çoğu, yüksek enerjili elektronlar şeklinde depolanır ve döngünün bir dönüşü, üç NADH ve bir FADH ile sonuçlanır.2. NADH, FADH gibi2 yakalanan elektronları depolar. Döngü ayrıca iki ATP üretir ve enerjinin geri kalanını ısı olarak verir.
Elektron Taşıma Sistemi
Glikoz oksidasyonunun son aşaması, elektron taşıma sistemi olarak adlandırılan bir grup proteinin NADH ve FADH tarafından yakalanan elektronların enerjisinin dönüştürülmesine yardımcı olduğu mitokondri içinde de gerçekleşir.2 ATP'ye dönüşür. Bu süreç, bu elektronların taşıma sistemi boyunca nasıl geçtiğini ve hareket ederken enerjiyi serbest bırakma şeklini tanımlayan kemiozmotik teori tarafından modellenmiştir.
Serbest bırakılan enerji, pozitif yüklü hidrojen iyonlarını mitokondrinin iki parçasını ayıran zar boyunca ileri geri hareket ettirmek için kullanılır. Bu hareketten gelen enerji ATP'de depolanır. Bu işleme oksidatif fosforilasyon denir, çünkü oksijen, elektronların ve hidrojen atomlarının H'ye dönüşmesi için kabul edilen son adım için gereklidir.2O veya su. Bu aşamadan elde edilen enerji verimi 26 ila 28 ATP'dir.
Kazanılan Enerji
Tek bir glikoz molekülü oksitlendiğinde, hücre yaklaşık 30 ila 32 ATP kazanır. Bu sayı değişebilir, çünkü genellikle bir mitokondri tam kapasitede çalışmaz. Glikolizde oluşan NADH molekülleri elektronlarını mitokondri ve sitoplazmayı ayıran zardan aktarırken bir miktar enerji kaybolabilir.
ATP tüm canlı organizmalarda bulunur ve hücrelerin enerji depolaması ve aktarmasının ana yolu olduğu için hücre metabolizmasında kritik bir rol oynar. Bitkiler, güneş ışığını enerjiye dönüştüren bir süreç olan fotofosforilasyon yoluyla üretir. ATP, oksijen gerektirmeyen bir reaksiyon olan anaerobik bir işlemde de üretilebilir. Örneğin fermantasyon, oksijen yokken gerçekleşebilir, ancak bu ve diğer anaerobik metabolik süreçler, bu molekülü yapmanın çok daha az verimli yolları olma eğilimindedir.
Çok sayıda hücresel işlev ATP gerektirir. Hücre, bu molekülleri ADP ve fosfat iyonlarına parçalayarak depolanan enerjiyi serbest bırakır. Bu enerji daha sonra büyük molekülleri hücrenin içine ve dışına taşımak veya proteinler, DNA ve RNA oluşturmaya yardımcı olmak gibi şeyler yapmak için kullanılır. ATP ayrıca kas hareketinde yer alır ve hücrenin hücre iskeletini, hücreyi destekleyen ve bir arada tutan sitoplazma içindeki yapıyı korumak için gereklidir.
MALZEMELER VE YÖNTEMLER
Hayvanlar
2008 ve 2009 ev serçelerinde, yoldan geçen yerli L.(n=60 25.3±2 g ortalama ± s.d.) Midreshet Ben-Gurion, İsrail'de sis ağlarıyla yakalandı. Kuşlar, benzersiz numaralandırılmış alüminyum veya plastik bacak bantlarıyla bantlandı ve büyük, kalıcı bir açık hava kafesinde (4 m x 3 m x 2 m uzunluk x genişlik x yükseklik) karantinaya alındı, burada karışık darı tohumu diyeti (yaklaşık. %12 protein ve %5 lipid kuru kütle) (Williams ve Ternan, 1999) ve musluk suyu ile sağlanır ad libitum en az 45 gün. Ezilmiş tavuk yumurtası kabukları, vitaminli su ve taze marul da haftada bir verildi. Erkekler ve dişiler birlikte barındırıldı, ancak üreme gözlenmedi.
Deneylerden en az bir ay önce, izleyicilerin oksidatif dinamiklerini etkileyebilecek bağırsak parazitlerini ortadan kaldırmak için kuşlara 1 hafta arayla iki solucan giderme işlemi uygulandı. Kuşlara oral dozda Ivermectin (0.5 ml su içinde 220 μg kg-1), ardından bir hafta sonra bir doz Fenbendazol (0.5 ml su içinde 30 mg kg-1) verildi. Deworming işleminden sonra serçeler, her birinde 8-12 birey bulunan komşu, daha küçük açık hava kuşhanelerine (1.5 m x 1.5 m x 2.5 m uzunluk x genişlik x yükseklik) aktarıldı.
Metabolik oranlar
Tam mahsullü serçeler, kuşhanelerden çıkarıldı ve ±0.1 g'a tartıldı. Oksijen tüketim oranları () ve karbondioksit üretimi () daha sonra 24±1°C'de 10:00-15:00 saatleri arasında her 30 dakikada bir ölçülmüştür (n=8 dişi n=14 erkek) daha önce Marom ve ark. (Marom ve diğerleri, 2006).
VcGBzw1hCZBfvcMFrsNTJZWlFpw__&Key-Pair-Id=APKAIE5G5CRDK6RD3PGA" /> ve Denk. 1 ve 2 kullanılarak ml gaz min -1 olarak hesaplandı:
Izomerler
İzomerler, aynı moleküler formüle sahip ancak atomun üç boyutlu uzayda dizilişine göre farklılık gösteren moleküllerdir. Bir molekülün izomer sayısı, içindeki kiral karbon sayısına bağlıdır. Bir kiral karbon, dört farklı atom grubuna bağlı olandır. Kiral karbonlara dayalı izomer sayısını bulma formülü aşağıdaki gibidir.
İzomer sayısı = 2 n (burada, n=kiral karbon sayısı)
İlk ve son karbon atomu hariç, glikozdaki diğer dört karbon atomu kiraldir. Böylece, glikozun 2 4 = 16 izomeri vardır.
Halka formundayken, bu 16 izomerin her biri iki olası alfa veya beta yöneliminden birine sahip olabilir. Bu nedenle, glikoz aslında 32 izomere sahiptir.
Glikozun iki farklı yapısal formu aşağıdaki gibidir:
Çözelti içinde çözüldüğünde, bunların her biri aşağıdaki halka yapılarından birine sahip olabilir.
D ve L izomerleri
Bunlar, optik özelliklerde farklılık gösteren iki izomerik glikoz formudur.
D-glikoz dekstrorotatordur. D-glukoz çözeltisinden bir ışık ışını geçirildiğinde, ışığı doğru yönde büker. Doğada bulunan en bol glikoz şeklidir. D-glikozun yapısı bir kağıda çizildiğinde, sol tarafında -OH grubu olan 3. karbon atomu hariç, karbon atomlarının sağ tarafına -OH grupları yazılır.
L-Glikoz levorotatordur. Sulu çözeltisinden geçirildiğinde ışık ışınlarını sola doğru büker. Normalde canlı hücrelerde bulunur. Yapısı D-glukozunkine zıttır, yani -OH grupları, üçüncü karbon hariç karbon atomlarının sol tarafına bağlanır.
Alfa ve beta izomerleri
D-glukoz veya L-glikoz suda çözündüğünde, glukopiranoz olarak bilinen altıgen bir halka yapısı oluşturur. Bu moleküllerin her birinin oluşturduğu halka, alfa veya beta yönelimine sahip olabilir.
Alfa-D-glukoz veya alfa-L-glukozda, karbonil karbonuna veya birinci karbona bağlı hidroksil grubu, halkanın altıncı karbonun karşısındaki tarafındadır.
Öte yandan, beta-D-glukoz veya beta-L-glukozda, karbonil karbonun hidroksil grubu, altıncı karbonla halkanın aynı tarafındadır.
Glikoz Epimerleri
Epimerler, yalnızca bir karbon atomu etrafında yapı bakımından farklılık gösteren moleküllerdir. Glikozun sekiz epimeri vardır.
- glikoz
- allose
- altrose
- mannoz
- doz
- Galaktoz
- Taloz
- Gülöz
Bu sekiz epimerin tümü, toplam 16 izomer oluşturan D-formuna ve L-formuna sahiptir.
16-izomerin her biri, sulu çözelti içinde çözüldüğünde ya bir alfa halkasına ya da bir beta halkasına sahip olabilir.
Kanser ve Bakterilerde Tedavide ve İlaç Direncinde Reaktif Oksijen Türlerinin (ROS) Rolü
Kanserde ve bakterilerde kalıcı ilaç direncinden kaçınmak, insanlarda sağlığı geri kazanmak için çok önemlidir ve müdahale stratejilerini harekete geçirir. Kanser fenotipinin belirgin bir özelliği, artan glikoz metabolizması ve oksidatif strestir. Reaktif oksijen türleri (ROS), aerobik solunumun metabolik yan ürünleridir ve hücrelerde redoks homeostazının korunmasından sorumludur. Redoks dengesi ve oksidatif stres, kanser hücrelerinin hayatta kalması ve ilerlemesi için kritik olan antioksidan enzimler, indirgenmiş tiyoller ve NADP(H) kofaktörleri tarafından yönetilir. Benzer şekilde, Escherichia coli (E. coli) ve Staphylococcus aureus (SA) ve Mycobacterium tuberculosis (Mtb) gibi yaşamı tehdit eden enfeksiyöz patojenler, hücre içi oksidatif ortamdaki değişikliklere karşı oldukça duyarlıdır. Bu nedenle, antioksidan seviyelerini modüle eden ve/veya hücre içi ROS'u artıran küçük moleküller, hücresel oksidatif ortamı bozabilir ve hücre ölümünü indükleyebilir ve dolayısıyla yeni terapötikler olarak hizmet edebilir. Burada, kanser ve bakterileri hedef alan bir strateji olarak hücrelerde ROS modülasyonunu içeren bir yaklaşımlar koleksiyonu sunulmaktadır.
Elektron Taşıma Sistemi (ETS) | Mikrobiyoloji
EMP veya EDP yoluyla piruvik asit aşamasına kadar enerji veren substratların (çoğunlukla glikoz) katabolizması, substrat düzeyinde fosforilasyon yoluyla ATP formunda nispeten az miktarda enerji verir. Anaerobik organizmalar bu küçük miktardaki enerji ile tatmin olmak zorundadır.
Ancak aerobik organizmalar, TCA döngüsü ve TCA döngüsünde NAD ve FAD gibi spesifik alıcılara aktarılan H-atomlarının elektron taşıma sistemi yoluyla aynı miktarda substratın oksidasyonundan çok daha büyük miktarda enerji çıkarabilir. elektron taşınması sırasında tamamen oksitlenir.
H+ ve elektronların nihai alıcısı, oksijen soluyan organizmalarda oksijendir. Birkaç taşıyıcı aracılığıyla elektron taşınması sırasında ATP, oksidatif fosforilasyon ile üretilir. Görüleceği gibi, oksitlenen her mol glikozdan 38 mol ATP oluşur, buna karşılık EMP'de sadece iki mol ve EDP'de bir mol bulunur.
ETS, alternatif olarak bir elektron (veya hidrojen) alıcısı ve elektron vericisi olarak hareket edebilen, yani alternatif indirgeme ve oksidasyona uğrayan bir taşıyıcı moleküller dizisidir. ETS'nin bileşenleri ökaryotlarda mitokondrinin iç zarında ve prokaryotlarda sitoplazmik zarlarda bulunur.
Taşıyıcı moleküllerin üç sınıfı vardır. Bunlardan ilki koenzim olarak FMN (flavin mononükleotid) içeren flavoproteinlerdir. Bu sınıfın bir örneği NADH'dir.2 FMN'ye ek olarak hem olmayan bir demir içeren dehidrojenaz. Bu enzimin işlevi, hidrojeni NADH'den aktarmaktır.2 ubikinon için.
Ubiquinone veya koenzim Q, hidrojen atomlarını tersinir olarak kabul edebilen başka bir taşıyıcı molekül sınıfını oluşturur. Uzun bir izoprenoid zincire (R) sahip bir benzokinon türevidir.
Elektron taşıyıcı moleküllerin üçüncü ve en önemli sınıfını sitokromlar oluşturur. Birkaç farklı sitokrom vardır, ancak hepsi tüm organizmalarda bulunmaz, ancak bu sınıfın bazı üyeleri tüm aerobik organizmalarda bulunur.
Tüm sitokromlar, bir proteine bağlı hemin halkası (hemoglobinde de bulunur) olarak bilinen bir demir-porfirin protez grubundan oluşur. Hemin grubu, protein bileşenlerinde birbirinden farklı olan tüm sitokromlar için ortaktır. Hemin halkasının merkezi demir atomu, indirgeme veya oksidasyon ile tersinir değerlik değişimine uğrar.
ETS'nin terminal sitokromu sitokrom oksidazdır. Oksijenle reaksiyona girer ve iki elektronu oksijene aktararak iki kat negatif yüklü oksijen atomu oluşturur ve bu oksijen 2H + ile birleşerek bir su molekülü oluşturur.
Solunum zincirinde hidrojen veya elektronlar negatif redoks potansiyelinden pozitife doğru hareket eder. Örneğin, NAD/NADH2 oksijenin redoks potansiyeli – 0,32 volt iken oksijenin redoks potansiyeli + 0,81 volttur. Negatif potansiyelden pozitif potansiyele geçiş sırasında, ADP'nin ATP'yi oluşturmak üzere fosforilasyonu için tutulabilen serbest enerjide bir düşüş olur. Bu ATP oluşum modu, oksidatif fosforilasyon olarak bilinir.
Hidrojen ve elektronların ETS'den geçişi, Şekil 8.49'da basitleştirilmiş bir şekilde ve Şekil 8.50'de ayrıntılı olarak gösterilmiştir:
Şekil 8.50'den elektron taşıma zincirinin, redoks potansiyeli – 0,32 volt olan yüksek enerjili protonların ve elektronların giderek azalan redoks potansiyeline aktarılmasıyla başladığı gözlemlenebilir. Elektronların yokuş aşağı akışı, ATP moleküllerinde tutulan serbest enerjiyi serbest bırakır.
ADP'nin oksidatif fosforilasyonu ile ATP üretimi, kemiozmotik mekanizma ile açıklanabilir. Bu teori, elektronların zarda bulunan taşıyıcı moleküller tarafından taşınmasının zar boyunca bir H + - iyonları gradyanı oluşturduğunu varsayar. Bu mümkündür, çünkü membran H + - iyonlarına karşı geçirimsizdir.
Proton gradyanı, H + - iyonlarının proton pompaları tarafından dışa doğru aktif taşınmasıyla oluşturulur. Mitokondri durumunda, matristeki H + - iyon konsantrasyonuna kıyasla dış ve iç zar arasındaki boşlukta H + - iyon konsantrasyonu artar. Bakteri durumunda, çevreleyen ortamdaki H + - iyon konsantrasyonu, sitoplazmanınkine kıyasla daha yüksek olur.
H+-iyonlarının proton pompaları tarafından aktif olarak dışarı atılmasıyla oluşturulan proton gradyanı, zarın bir tarafında fazla miktarda pozitif yüklü H+-iyonlarının birikmesi nedeniyle bir elektrik yükü gradyanı da oluşturur. Ortaya çıkan elektrokimyasal gradyan, proton hareket kuvveti (pmf) olarak bilinen potansiyel enerjiye sahiptir.
Proton pompaları tarafından atılan protonlar, zardan sadece ATP sentaz enziminin bulunduğu bazı özel proton kanallarından geçebilirler. Protonlar bu kanallardan geçtiğinde potansiyel enerji açığa çıkar ve enzim tarafından ADP ve inorganik fosforik asitten ATP sentezi için kullanılır. Hem ökaryotik organizmalar hem de prokaryotlar, ATP sentezi için kemiozmotik mekanizmayı kullanır.
Bakteri hücrelerinde bu mekanizma ile ATP oluşumu Şekil 8.51'de şematik olarak gösterilmiştir:
Aerobik solunumda ATP verimi:
Glikoz tamamen CO'ya oksitlendiğinde toplam ATP verimi2 ve H2O, glikoz molü başına 38 mol'dür. Artık bu miktarda ATP'nin hangi aşamalarda oluştuğu incelenebilir (Tablo 8.3). ATP verimini hesaplamak için NADH'nin2 ETS ve FADH aracılığıyla 3 ATP üretebilir2 2 ATP üretebilir (Şekil 8.50).
Bu nedenle, aerobik solunumda glikoz oksidasyonunun genel reaksiyonu şu şekilde yazılabilir:
1 mol glikoz biyolojik olmayan koşullarda oksitlendiğinde, ısı olarak 674 K kalorilik enerji açığa çıkar. Artık bu enerjinin ne kadarının ATP formunda korunduğu hesaplanabilir.
ADP + Pi üreten ATP hidrolizi ile serbest bırakılan enerjinin ortalama değeri -Δ K kalori (ATP ADP + Pi, ∆G = -7 K cal) alındığında, toplam enerjinin %40'ından biraz daha azının saldığı görülmektedir. Oksijenli solunumda glikoz oksidasyonu ATP olarak korunur. Böylece biyolojik oksidasyonun etkinliği yaklaşık %40'tır. Enerjinin geri kalanı ısı şeklinde dışarı verilir.
Aerobik Solunum
Glikoliz oksijen olmadan gerçekleşebilir. Bu, hücre solunumunun anaerobik kısmını oluşturur ve bu nedenle anaerobik hücre solunumu olarak adlandırılır. Bununla birlikte, glikolizden üretilen piruvat, oksijen varlığı olmadan daha fazla oksitlenemez. Piruvatın oksitlenmesi, aerobik solunumun bir parçasını oluşturur ve bu nedenle aerobik hücre solunumu olarak adlandırılır. Aerobik solunum, hücrelerin mitokondrilerinde gerçekleşir. Gerçekleşecek ilk reaksiyon bağlantı reaksiyonudur.
Bağlantı Tepkisi
Hücrelerdeki mitokondri, sitoplazmada glikolizden oluşan piruvatı alır. Piruvat mitokondriye girdikten sonra, mitokondri matrisindeki enzimler piruvattan hidrojen ve karbon dioksiti uzaklaştırır. Buna oksidasyon (hidrojenin çıkarılması veya oksijen eklenmesi) ve dekarboksilasyon (karbondioksitin çıkarılması) denir. Bu nedenle, sürece oksidatif dekarboksilasyon denir. Çıkarılan hidrojen NAD+ tarafından kabul edilir. Bağlantı reaksiyonu, bir asetil grubunun oluşumu ile sonuçlanır. Bu asetil grubu daha sonra CoA tarafından kabul edilir ve asetil CoA'yı oluşturur.
Şekil 8.1.3 - Bağlantı reaksiyonu
Krebs Döngüsü
Adım 1 - Krebs döngüsünün ilk aşamasında, asetil CoA'dan gelen asetil grubu, dört karbonlu bir bileşiğe aktarılır. Bu, altı karbonlu bir bileşik oluşturur.
Adım 2 - Bu altı karbonlu bileşik daha sonra dekarboksilasyona (CO2 çıkarılır) ve oksidasyon (hidrojen uzaklaştırılır) ile beş karbonlu bir bileşik oluşturulur. Hidrojen NAD+ tarafından kabul edilir ve NADH+H+ oluşturur.
Adım 3 - Beş karbonlu bileşik, dört karbonlu bir bileşik oluşturmak için tekrar dekarboksilasyona ve oksidasyona (hidrojen uzaklaştırılır) tabi tutulur. Hidrojen NAD+ tarafından kabul edilir ve NADH+H+ oluşturur.
Adım 4 - Dört karbonlu bileşik daha sonra substrat düzeyinde fosforilasyona uğrar ve bu reaksiyon sırasında ATP üretir. Oksidasyon ayrıca iki kez meydana gelir (2 hidrojen çıkarılır). Bir hidrojen NAD+ tarafından kabul edilir ve NADH+H+ oluşturur. Diğeri FAD tarafından kabul edilir ve FADH'yi oluşturur.2. Dört karbonlu bileşik daha sonra yeni bir asetil grubunu kabul etmeye hazırdır ve döngü tekrarlanır.
Bu reaksiyonlarda atılan karbondioksit atık bir üründür ve vücuttan atılır. Oksidasyonlar, hidrojeni kabul ettiklerinde taşıyıcılar tarafından depolanan enerjiyi serbest bırakır. Bu enerji daha sonra elektron taşıma zinciri tarafından ATP üretmek için kullanılır.
Karbondioksit iki reaksiyonda uzaklaştırılır
Hidrojen 4 reaksiyonda uzaklaştırılır
NAD + hidrojeni 3 reaksiyonda kabul eder
FAD, 1 reaksiyonda hidrojeni kabul eder
ATP tepkimelerden birinde üretilir.
Elektron Taşıma Zinciri
Mitokondrinin iç zarının içinde bir elektron taşıyıcı zinciri vardır. Bu zincire elektron taşıma zinciri denir. Hücre solunumunun erken aşamalarındaki oksidatif reaksiyonlardan gelen elektronlar zincir boyunca geçer. NADH, zincirdeki ilk taşıyıcıya iki elektron bağışlar. Bu iki elektron zincir boyunca geçer ve bir taşıyıcıdan diğerine enerji verir. Zincir boyunca üç yerde, ATP sentaz yoluyla ATP üretmek için yeterli enerji salınır. ATP sentaz, iç mitokondriyal zarda da bulunan bir enzimdir. FADH2 ayrıca elektron bağışlar, ancak NADH'den daha sonraki bir aşamadadır. Ayrıca, FADH'den elektronlar tarafından zincir boyunca sadece iki konumda yeterli enerji salınır.2. ATP üretimi oksidasyon yoluyla enerji salınımına dayanır ve bu nedenle oksidatif fosforilasyon olarak adlandırılır.
Şekil 8.1.5 - Elektron taşıma zinciri
Oksijenin Rolü
Oksijen, elektron taşıma zincirinin sonunda elektronlar oksijene bağışlandığından hücre solunumu için önemlidir. Bu, iç zarın yüzeyindeki matriste meydana gelir. Aynı zamanda oksijen, hidrojen iyonlarına bağlanır ve su oluşturur.
Oksijen yoksa elektronlar artık elektron taşıma zincirinden geçemez ve NADH + H + artık NAD + 'ya dönüştürülemez. Sonunda mitokondrideki NAD+ tükenir ve bu nedenle bağlantı reaksiyonu ve Krebs döngüsü artık gerçekleşmez.
Glikoliz ve Krebs Döngüsü Arasındaki Fark | Metabolik Mühendisliği
Glikoliz, altı karbonlu şeker glikozunu, az miktarda adenosin trifosfat (ATP) üretimi ile iki üç karbonlu bileşiğe oksitleyen enzimatik reaksiyonlar dizisidir. Glikoliz ise hücrenin iki temel işlevi vardır.
İlk olarak, basit altı karbonlu şekerleri daha küçük üç karbonlu bileşiklere metabolize eder ve bunlar daha sonra ya karbon dioksit ve büyük miktarda ATP üretmek için mitokondri tarafından tamamen metabolize edilir ya da depolama için yağ sentezi için kullanılır.
İkincisi, glikoliz, enerji üretimi için yalnızca bu yola bağımlı olan bazı hücreler için gerekli olan az miktarda ATP üretme işlevi görür.
Glikolitik yol, hücrelerin sitozolünde bulunan çözünür enzimler tarafından katalize edilir. Glikolitik yol, hem oksijen varlığında (aerobik) hem de yokluğunda (anaerobik) çalışır. Hücredeki yakıt moleküllerinin metabolizması bir oksidasyon süreci olarak düşünülebilir.
Glikolizde, glikoz oksitlenen yakıt molekülüdür. Glikoz glikolitik enzimler tarafından oksitlendiğinde, koenzim nikotinamid adenin dinükleotidi (NAD+) oksitlenmiş halinden indirgenmiş forma (NAD+'dan NADH'ye) dönüştürülür.
Oksijen mevcut olduğunda (aerobik koşullar) hücredeki mitokondri, NADH'ye NAD+'a yeniden oksitlenebilir. Bununla birlikte, oksijen seviyeleri yetersizse (anaerobik koşullar) veya mitokondriyal aktivite yoksa, NADH başka bir mekanizma kullanılarak hücre tarafından yeniden oksitlenmelidir. Hayvan hücrelerinde, NADH'nin yeniden oksidasyonu, glikolizin son ürünü olan piruvatın laktik asit oluşturmak üzere indirgenmesiyle gerçekleştirilir.
Bu süreç anaerobik glikoliz olarak bilinir. Güçlü egzersiz sırasında, iskelet kası büyük ölçüde ona güvenir. Mayada anaerobik koşullar, laktik asit yerine piruvattan karbondioksit ve etanol üretimine neden olur. Alkollü fermantasyon olarak adlandırılan bu süreç, şarap üretiminin temeli ve ekmek hamurunun kabarmasının nedenidir.
Bazı hücreler ATP üretimi için yüksek oranda glikolize bağımlı olsa da, glikoz molekülü başına üretilen ATP miktarı aslında oldukça küçüktür. Anaerobik koşullar altında, her glikoz molekülünün metabolizması sadece iki ATP verir. Buna karşılık, glikozun glikoliz ve Krebs döngüsü ile karbondioksite tam aerobik metabolizması otuz sekize kadar ATP verir.
Bu nedenle, hücrelerin çoğunda glikolizin en önemli işlevi, diğer yollar tarafından kullanılabilen üç karbonlu bileşikler üretmek için glikozu metabolize etmektir. Aerobik glikolizin son ürünü piruvattır. Piruvat, asetil koenzim A'yı (asetil CoA) oluşturmak üzere piruvat dehidrojenaz tarafından metabolize edilebilir. Enerjinin gerekli olduğu koşullar altında, asetil CoA, karbondioksit ve büyük miktarda ATP üretmek için Krebs döngüsü tarafından metabolize edilir. Asetil CoA, hücrenin enerjiye ihtiyacı olmadığında yağları veya amino asitleri sentezlemek için kullanılabilir.
Krebs Cdöngü:
Krebs döngüsü, yakıt moleküllerinin aerobik metabolizmasını karbondioksit ve suya katalize eden ve böylece adenosin trifosfat (ATP) moleküllerinin üretimi için enerji üreten bir dizi enzimatik reaksiyondur. Krebs döngüsü, açıklamalarının çoğu İngiliz biyokimyacı Hans Krebs'in eseri olduğu için bu şekilde adlandırılmıştır.
Glikoliz veya yağ asidi oksidasyonundan türetilen asetil koenzim A (asetil CoA) dahil olmak üzere birçok yakıt molekülü türü döngüye alınabilir ve kullanılabilir. Bazı amino asitler, Krebs döngüsünün enzimatik reaksiyonları yoluyla metabolize edilir. Ökaryotik hücrelerde, Krebs döngüsünün reaksiyonlarını katalize eden enzimlerin biri hariç tümü mitokondriyal matrislerde bulunur.
Krebs döngüsü olarak bilinen olaylar dizisi aslında bir döngüdür oksaloasetat, metabolik yolun hem ilk reaktanı hem de son ürünüdür (bir döngü oluşturur). Krebs döngüsü, yağların, proteinlerin ve karbonhidratların metabolizması sırasında üretilen metabolik ara ürünlerin nihai oksidasyonundan sorumlu olduğundan, hücredeki metabolizmanın merkezi mekanizmasıdır.
Döngünün ilk reaksiyonunda asetil CoA, sitrik asit oluşturmak üzere oksaloasetat ile yoğunlaşır. Döngü tarafından bu şekilde kullanılan Asetil CoA, ya yağ asitlerinin oksidasyonu, belirli amino asitlerin parçalanması ya da piruvatın oksidatif dekarboksilasyonu (bir glikoliz ürünü) yoluyla üretilmiştir.
Asetil CoA ve oksaloasetatın yoğunlaştırılmasıyla üretilen sitrik asit, üç karboksilat grubu içeren bir tri Karboksilik asittir. (Bu nedenle, Krebs döngüsüne sitrik asit döngüsü veya tri-karboksilik asit döngüsü de denir.)
Sitrat oluşturulduktan sonra, döngü makinesi, sırasıyla izo-sitrat, bir ketoglutarat, süksinil koenzim A, süksinat, fumarat, malat ve oksaloasetat üreten yedi ayrı enzim katalizli reaksiyonla devam eder.
Yeni üretilen oksaloasetat ise bir başka asetil CoA molekülü ile reaksiyona girer ve döngü yeniden başlar. Krebs döngüsünün her dönüşü, iki molekül karbondioksit, bir guanozin trifosfat molekülü (GTP) ve üç molekül NADH ve bir molekül FADH üretecek kadar elektron üretir.2.
Krebs döngüsü, mitokondri içeren hemen hemen tüm ökaryotik hücrelerde bulunur, ancak yalnızca aerobik metabolizmanın bir parçası olarak işlev görür (oksijen mevcut olduğunda). Bu oksijen gereksinimi, mitokondriyal elektron taşıma zinciri ile Krebs döngüsü arasındaki yakın ilişkiden kaynaklanmaktadır. Krebs döngüsünde dört oksidasyon-redüksiyon reaksiyonu meydana gelir.
GTP şeklinde yüksek enerjili bir fosfat bağı da oluşturulur. (Bu yüksek enerjili fosfat bağı daha sonra adenosin di-fosfata [ADP] aktarılarak adenosin trifosfat [ATP] oluşturur.) Krebs döngüsünün enzimleri yakıt moleküllerini karbondioksite oksitledikçe, koenzimler NAD+ , FAD ve koenzim Q (ubikinon olarak da bilinir) azalır.
Döngünün devam etmesi için bu indirgenmiş koenzimlerin elektronlarını oksijene aktararak yeniden oksitlenmeleri ve böylece su üretmeleri gerekir. Bu nedenle, Krebs döngüsünün bir parçası olarak yakıt moleküllerinin oksidasyonu ile üretilen elektronların son alıcısı oksijendir. Oksijen yokluğunda Krebs döngüsü engellenir.
Sitrik asit döngüsü amfibolik bir yoldur, yani biyomoleküllerin hem sentezi hem de bozunması için kullanılabilir. Asetil CoA'nın (glukoz, yağ asitleri veya ketojenik amino asitlerden üretilen) yanı sıra, diğer biyomoleküller de döngü tarafından metabolize edilir.
Birkaç amino asit, döngünün ara ürünleri haline gelmek üzere bozunur. Benzer şekilde, tek zincirli yağ asitleri, döngünün başka bir ara ürünü olan süksinil koenzim A'yı oluşturmak üzere metabolize edilir. Krebs döngüsü ara ürünleri de birçok organizma tarafından diğer önemli biyomoleküllerin sentezi için kullanılır.
Bazı organizmalar, birkaç amino asidin sentezinde Krebs döngüsü ara ürünleri a -ketoglutarat ve oksaloasetat kullanır. Süksinil koenzim A, ev imalatında ve klorofil biyosentezinde kullanılan porph5Tin halkalarının sentezinde kullanılır. Oksaloasetat ve maltaz, glukoneogenez adı verilen bir süreçte glikoz sentezinde kullanılır.
Bunları da beğenebilirsin
Dolayısıyla Asetil-CoA (Ko-enzim A'ya bağlı 2 karbonlu bir molekül), karbonların Krebs Döngüsüne girdiği formdur. Oksaloasetat bir Krebs döngüsü ara maddesidir ve hücrenin başka yerlerinde anaplerotik reaksiyonlar (metabolik ara ürünler oluşturan reaksiyonlar) yoluyla üretilir, bu nedenle giriş molekülü olduğunu söylemek biraz yanıltıcı olur. Ayrıca Krebs döngüsünün kendisi çok fazla enerji üretmez. Döngüden 1 net ATP hiçbir şey değildir. Ürettiği, ilk Piruvatınızdan (Asetil-CoA'ya dönüştürülmüş) yakalanan elektronları, oksidatif metabolizmanın en önemli kısmı olan Elektron Taşıma Zincirine taşıyan indirgeyici ajanlardır (NADH ve FADH2). ve burada tamamen gözden kaçmıştır.
Muhtemelen sürece çok basitleştirilmiş bir bakış için gittiğinizi anlıyorum, ancak sürecin en önemli kısmını dışarıda bırakıyorsunuz. Ayrıca, Krebs döngüsünün ürünleri, 1 ATP (aslında GTP olarak üretilir) ve iki CO2 olmayan tek ürünler olan ATP'yi üretmek için katabolik yola devam eder. Bambu Ormanı 3 Aralık 2011
@vogueknit17- Biyoloji okuyan ve beslenme araştırması yapmayı uman bir arkadaşım var. Bir kişinin gıdaların uygun oksidasyonunu ve metabolizmasını gerçekleştirme yeteneği gibi şeylerin obezitenin yükselişinin büyük bir parçası olacağını ve bunun "modern" diyetin bir sonucu olarak uyum sağladığımız bir şey olabileceğini düşünüyor. I don't understand much of it beyond that, but I agree that it's complicated, from what I do know. vogueknit17 December 3, 2011
Metabolism is so complicated. I know a lot of people argue a lot of different ways about things like weight gain and loss and nutrition, but it really can be a little different for everyone, because there are so many different cycles for metabolizing food. We think of it as "food in, energy out", but there are so many steps in a person's body.
What is Aerobic Glycolysis? (Resimleri olan)
Aerobic glycolysis is the first of three stages that make up aerobic cellular respiration. Cellular respiration is the process that takes place within all cells to release energy stored in glucose molecules. There are two forms of cellular respiration, aerobic and anaerobic, meaning requires oxygen and doesn’t require oxygen.
All living organisms need energy to survive. That energy is received through food, which for plants also includes energy captured from the sun. Whatever the form of food that is taken in by the organism, it is converted to carbohydrates, glucose in particular. During cellular respiration, glucose is converted to carbon dioxide and water with energy being released into the cell. Breaking down the glucose molecules is an oxidation reaction, so oxygen is required for the process to go ahead.
The three stages of aerobic respiration are aerobic glycolysis, the Krebs cycle and the electron transport system. During each stage, a number of chemical reactions take place which form the cellular respiration overall process. The outcome of aerobic glycolysis is that the glucose molecule is broken down into two pyruvate, or pyruvic acid, molecules, which are broken down further in the Krebs cycle, and two water molecules.
The energy that is released by cellular respiration does not happen all at once. In fact, some energy is released through each of the three main stages. When the energy is released from the glucose molecule, it is not released as free energy. The energy is stored in adenosine triphosphate (ATP) molecules, which are short term energy storage molecules that are easily transported within and between cells.
The energy production begins during aerobic glycolysis. During this process, two of the 36 total ATP molecules are created. All the stages of cellular respiration are made up of a number of complex chemical reactions. Aerobic glycolysis is actually made up of a number of different stages that the glucose molecule moves through. The energy necessary to produce the eight ATP molecules is released at different stages of the process.
During aerobic glycolysis, two ATP molecules are initially used to make the glucose molecule sufficiently reactive. The glucose molecule is phosphorylated, meaning that phosphate molecules are added to the glucose molecule from the ATP molecules. After the glucose has been phosphorylated, it splits from a six carbon sugar molecule into two three carbon sugar molecules. Hydrogen atoms are removed from the resulting three carbon sugars and two phosphates are lost from each, forming four new ATP molecules. After the glucose has gone through all these steps, the final outcome is two three carbon pyruvate molecules, two water molecules and two ATP molecules.