معلومة

لماذا تعتبر دورة كريبس جزءًا من التمثيل الغذائي الهوائي إذا لم يكن الأكسجين الجزيئي متورطًا في أي من التفاعلات في الدورة


لماذا تعتبر دورة كريبس جزءًا من التمثيل الغذائي الهوائي إذا لم يكن الأكسجين الجزيئي متورطًا في أي من التفاعلات في الدورة؟

اعتقدت في الأصل أن دورة كريبس كانت عملية التمثيل الغذائي الهوائي لأنه في هذه العملية يكون الأكسجين هو متقبل الإلكترون النهائي ، لكن أستاذي يدعي أن تحلل السكر هو مادة لاهوائية ، فما الذي يجعل دورة كريبس هوائية؟


الأكسجين ليس ضروريًا في الواقع في دورة كريبس - فهو ضروري في سلسلة نقل الإلكترون التي تقع في نهاية دورة كريبس لتجديد NAD+ من NADH. NAD+ هو إنزيم مساعد ويعمل كحامل للإلكترون في تفاعلات مؤكسدة في مواقع مختلفة في دورة كريبس. ومع ذلك ، لاحظ أنه بدون O2، NADH يتراكم ولا يمكن أن تستمر الدورة لأنها تحتاج إلى NAD+ يهرب.

دورة كريبس - لا O2 بحاجة:

سلسلة نقل الإلكترون - O2 اللازمة لتجديد NAD+ ضروري لدورة كريبس:


النظام الهوائي

يمكن تقسيم النظام الهوائي إلى ثلاثة أقسام:

التحلل الهوائي

  • تحلل السكر هو تحلل الكربوهيدرات (على شكل جلوكوز أو جليكوجين) إلى حمض بيروفيك واثنين من جزيئات ATP.
  • يلزم ما مجموعه 10 تفاعلات كيميائية لتحويل الكربوهيدرات إلى حمض بيروفيك.
  • يحدث هذا في الساركوبلازم العضلي ، وهو مادة من نوع الجيلاتين في ألياف العضلات.
  • يمكن أن يحدث تحلل الجلوكوز دون وجود الأكسجين في الخلايا ، ومع ذلك ، عند الانتهاء من الجليكوز ، تقرر الخلية العملية التي يجب تنفيذها.
  • في حالة وجود الأكسجين ، ستقوم الخلية بإجراء تنفس الأكسجين (التنفس الهوائي) والاستمرار في دورة Kreb & # 8217s.

دورة Kreb & # 8217s

تُعرف أحيانًا أيضًا باسم دورة حمض الستريك ، أو دورة حمض الكربوكسيل ، وهي المرحلة الثانية في عملية التمثيل الغذائي الهوائي.

  • يدخل حمض البيروفيك المنتج أثناء تحلل السكر إلى الميتوكوندريا ويتم تحويله على الفور إلى أسيتيل أنزيم أ.
  • يتحد هذا مع حمض Oxaloacetic لتشكيل مركب الكربون 6 ، المعروف باسم حامض الستريك.
  • تحدث تفاعلات كيميائية أخرى لاستخدام طاقة كافية لإعادة تركيب جزيئين ATP.
  • تشمل المنتجات الثنائية لهذه التفاعلات ثاني أكسيد الكربون (CO2) ، الذي يتم زفيره عن طريق الرئتين والهيدروجين (H) الذي يتم نقله إلى موقع سلسلة نقل الإلكترون بواسطة الجزيئات الحاملة NAD + و FAD.

تسمى العملية دورة نظرًا لأن المنتج الأولي لحمض Oxaloacetic هو أيضًا المنتج النهائي ، وهو جاهز لبدء العملية مرة أخرى.

سلسلة نقل الإلكترون

يتم نقل الهيدروجين المذكور أعلاه إلى الأغشية الداخلية للميتوكوندريا حيث ينقسم إلى بروتون (H +) وإلكترون (H-). تخضع الإلكترونات بعد ذلك لسلسلة من تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تطلق كمية كبيرة من الطاقة من أجل إعادة تصنيع ATP.

تنتج البروتونات أيضًا الطاقة عن طريق العودة عبر الغشاء الداخلي للميتوكوندريا بسبب تفاعلات الأكسدة والاختزال. يؤدي هذا إلى عدم توازن H + وبالتالي فإنها تعود من خلال الغشاء وتنتج الطاقة.

التفاعل النهائي الطارد للحرارة هو مزيج من الهيدروجين مع الأكسجين لتكوين الماء. يبلغ إجمالي إنتاج ATP خلال جميع تفاعلات سلسلة نقل الإلكترون 34 ، مما يعني أنه إلى حد بعيد أعلى مرحلة إنتاج لعملية التمثيل الغذائي الهوائي.


لماذا تعتبر دورة كريبس جزءًا من التمثيل الغذائي الهوائي إذا لم يكن الأكسجين الجزيئي متورطًا في أي من التفاعلات في الدورة - علم الأحياء

الجزء الثاني. أحجار الزوايا: الكيمياء ، الخلايا ، والأيض

حتى هذه النقطة ، ناقشنا فقط الطرق والمسارات التي تسمح للكائنات الحية بإطلاق الطاقة المقيدة في الكربوهيدرات (السكريات). في كثير من الأحيان ، تفتقر الخلايا إلى الكربوهيدرات الكافية لاحتياجاتها الحيوية ولكن لديها مواد أخرى يمكن إزالة الطاقة منها. الدهون والبروتينات ، بالإضافة إلى الكربوهيدرات ، تشكل النظام الغذائي للعديد من الكائنات الحية. توفر هذه الأطعمة الثلاثة اللبنات الأساسية للخلايا ، ويمكن للجميع توفير الطاقة. يمكن هضم الكربوهيدرات إلى سكريات بسيطة ، ويمكن هضم البروتينات إلى الأحماض الأمينية ، ويمكن هضم الدهون إلى الجلسرين والأحماض الدهنية. المسارات الأساسية التي تستخدمها الكائنات الحية لاستخراج الطاقة من الدهون والبروتينات هي نفسها بالنسبة للكربوهيدرات: التحلل السكري ، ودورة كريبس ، ونظام النقل الإلكتروني. ومع ذلك ، هناك بعض الخطوات الإضافية اللازمة لتجهيز الدهون والبروتينات لدخول هذه المسارات في عدة نقاط في تحلل السكر ودورة كريبس حيث تدخل الدهون والبروتينات لتنفس.

الدهون الثلاثية (المعروفة أيضًا باسم الدهون المحايدة) هي جزيء كبير يتكون من جزيء من الجلسرين مع 3 أحماض دهنية مرتبطة به. قبل أن يتم تكسير هذه الدهون لإطلاق الطاقة ، يجب تحويلها إلى وحدات أصغر عن طريق عمليات الهضم. تشارك العديد من الإنزيمات في هذه الخطوات. الخطوة الأولى هي كسر الروابط بين الجلسرين والأحماض الدهنية. الجلسرين هو جزيء من 3 كربون يتم تحويله إلى جلسيرالديهيد -3 فوسفات. نظرًا لأن غليسيرالديهيد -3 فوسفات متورط في إحدى خطوات تحلل السكر ، فإنه يمكن أن يدخل مسار تحلل السكر (الشكل 6.12). غالبًا ما تكون الأحماض الدهنية المتبقية عبارة عن جزيئات طويلة (عادةً من 14 إلى 20 ذرة كربون طويلة) ، والتي يجب أيضًا معالجتها قبل أن يتم استقلابها بشكل أكبر. أولاً ، يحتاجون إلى دخول الميتوكوندريا ، حيث تحدث التفاعلات اللاحقة. بمجرد دخول الميتوكوندريا ، تتحلل كل سلسلة طويلة من الكربون الذي يتكون منه الهيكل الكربوني (تنقسم بإضافة جزيء ماء) إلى شظايا ثنائية الكربون. بعد ذلك ، يتم نقل كل جزء من شظايا 2-كربون إلى دورة كريبس بواسطة جزيئات الإنزيم أ. بمجرد دخولهم دورة كريبس ، ينتقلون عبر دورة كريبس تمامًا مثل شهادات توثيق البرامج من الأسيتيل من الجلوكوز (التوقعات 6.3).

الشكل 6.12. التحويل البيني للدهون والكربوهيدرات والبروتينات

لا تستخدم الخلايا بالضرورة كل المواد الغذائية كطاقة. يمكن تغيير نوع واحد من الطعام إلى نوع آخر لاستخدامه كمواد خام لبناء الجزيئات اللازمة أو للتخزين. لاحظ أن العديد من أسهم التفاعل لها رأسان (على سبيل المثال ، يمكن أن تسير هذه التفاعلات في أي اتجاه). على سبيل المثال ، يمكن تحويل الجلسرين إلى جلسيرالديهيد -3 فوسفات ويمكن أن يصبح جلسيرالديهيد -3 فوسفات جلسرين.

من خلال اتباع الجلسرين وكل جزء من 2-كربون خلال الدورة ، يمكنك أن ترى أن كل جزيء من الدهون لديه القدرة على إطلاق عدة مرات من ATP مثل جزيء الجلوكوز. يحتوي كل جزيء جلوكوز على 6 أزواج من الهيدروجين ، بينما يحتوي جزيء الدهون النموذجي على ما يصل إلى 10 أضعاف هذا الرقم. هذا هو السبب الذي يجعل الدهون مادة جيدة لتخزين الطاقة على المدى الطويل. ولهذا السبب يستغرق الأشخاص الذين يتبعون نظامًا غذائيًا لخفض الوزن وقتًا طويلاً للتخلص من الدهون. يستغرق استخدام كل الطاقة الموجودة في الأحماض الدهنية وقتًا. على أساس الوزن ، يوجد ضعف عدد السعرات الحرارية في جرام الدهون مقارنة بجرام الكربوهيدرات.

تعتبر الدهون مصدرًا ممتازًا للطاقة ، كما أن تخزين الدهون عملية مهمة. علاوة على ذلك ، يمكن تحويل أنواع أخرى من الجزيئات إلى دهون. أنت تعلم بالفعل أن الناس يمكن أن يصابوا بالسمنة من تناول السكر. لاحظ في الشكل 6.12 أن كلاً من الكربوهيدرات والدهون يمكن أن تدخل دورة كريبس وتطلق الطاقة. على الرغم من أن الناس يحتاجون إلى كل من الدهون والكربوهيدرات في وجباتهم الغذائية ، إلا أنهم لا يحتاجون إلى النسب الدقيقة التي يمكن للجسم إجراء بعض التحويلات البينية. هذا يعني أن الأشخاص الذين يتناولون كميات كبيرة من الكربوهيدرات سوف يخزنون دهون الجسم. وهذا يعني أيضًا أن الأشخاص الذين يتضورون جوعًا يمكنهم إنتاج الجلوكوز عن طريق تكسير الدهون واستخدام الجلسرين لتصنيع الجلوكوز.

ملخص لتنفس الدهون

1. يتم تقسيم الدهون إلى

أ. يتحول إلى جليسيرالديهيد -3 فوسفات.

أ. يتم تحويلها إلى acetyl-CoA.

4. كل جزيء من الدهون يغذي تكوين ATP أكثر من الجلوكوز.

أ. هذا يجعله جزيء تخزين الطاقة الجيد.

رائحة الجسم والأيض البكتيري

في ثقافتنا ، يعتبر معظم الناس أن رائحة الجسم الطبيعية غير مرغوب فيها. رائحة الجسم هي نتيجة استقلاب البكتيريا للمواد الكيميائية التي تطلقها الغدد المسماة الغدد الصماء. ترتبط هذه الغدد ببصيلات الشعر وتتواجد بشكل خاص في فروة الرأس وتحت الإبطين والأعضاء التناسلية. أنها تنتج الأحماض الدهنية والمركبات الأخرى التي تفرز على الجلد عندما يتعرق الناس نتيجة لارتفاع درجة الحرارة أو ممارسة الرياضة أو الإجهاد. تستقلب البكتيريا هذه المركبات في العرق ، وتطلق مركبات أخرى مسؤولة عن رائحة الجسم.

هناك عدد من العوامل التي تؤثر على كيفية استقلاب البكتيريا للأحماض الدهنية ، وبالتالي على قوة وطبيعة رائحة جسم الشخص. يمكن أن تلعب العوامل الوراثية دورًا مهمًا ، كما يتضح من الشذوذ الوراثي ، فرط التعرق. يعاني الأشخاص المصابون بهذه الحالة من التعرق المفرط. يمكن أن يؤدي مرض السكري أو انخفاض نسبة السكر في الدم أو انقطاع الطمث أو أمراض الكلى أو أمراض الكبد إلى التعرق الغزير في بعض الحالات. الأطعمة مثل الثوم والبصل والتوابل مثل الكاري يمكن أن تؤدي إلى رائحة أقوى للجسم. يؤثر الكافيين الموجود في القهوة والشاي والمشروبات الغازية والشوكولاتة أيضًا على رائحة الجسم. الأشخاص الذين يعانون من خلل في المغنيسيوم والزنك هم أكثر عرضة لتوليد روائح نفاذة أكثر من الجسم.

عادة ما يتم التحكم في هذه البكتيريا من خلال المنتجات المتاحة تجاريًا. تحجب مزيلات العرق الروائح ، وتقلل مضادات التعرق من تدفق العرق ، وتدمر المطهرات الكائنات الحية الدقيقة ، والصابون يزيلها. تعمل معظم مضادات التعرق باستخدام مركبات الألمنيوم (كلوريد الألومنيوم) التي تقلل من تدفق العرق وتكون معتدلة المضادة للبكتيريا. إذا كان الشخص يعاني من حساسية تجاه هذه المركبات ، فقد يكون من الضروري استخدام صابون مزيل العرق مع مضادات الميكروبات الأكثر قوة ، مثل الكلورهيكسيدين.

يمكن تقويض البروتينات وتحويلها فيما بينها تمامًا مثل الدهون والكربوهيدرات (مراجعة الشكل 6.12). تتمثل الخطوة الأولى في استخدام البروتين للحصول على الطاقة في هضم البروتين وتحويله إلى أحماض أمينية فردية. يحتاج كل حمض أميني بعد ذلك إلى المجموعة الأمينية (–NH2) إزالة ، وهي عملية (نزع أمين) تحدث في الكبد. يتم تحويل الجزء غير النيتروجيني المتبقي من البروتين إلى حمض كيتو ويدخل في الدورة التنفسية مثل acetyl-CoA أو حمض البيروفيك أو أحد الأنواع الأخرى من الجزيئات الموجودة في دورة كريبس. مع تقدم الأحماض خلال دورة كريبس ، تتم إزالة الإلكترونات وإرسالها إلى ETS ، حيث يتم تحويل طاقتها إلى طاقة الرابطة الكيميائية لـ ATP. يتم تحويل المجموعة الأمينية التي تمت إزالتها من الأحماض الأمينية إلى أمونيا. تفرز بعض الكائنات الحية الأمونيا بشكل مباشر ، بينما يقوم البعض الآخر بتحويل الأمونيا إلى مركبات أخرى تحتوي على النيتروجين ، مثل اليوريا (البشر) أو حمض البوليك (الطيور). كل هذه الجزيئات سامة ، وتزيد من عبء العمل على الكبد ، ويمكن أن تلحق الضرر بالكلى والأعضاء الأخرى ، ويجب القضاء عليها. يتم نقلها في الدم إلى الكلى ، حيث يتم التخلص منها. في حالة اتباع نظام غذائي عالي البروتين ، فإن زيادة تناول السوائل سيسمح للكلى بإزالة اليوريا أو حمض البوليك بكفاءة.

عندما تؤكل البروتينات ، يتم هضمها في الأحماض الأمينية المكونة لها. هذه الأحماض الأمينية متاحة بعد ذلك لاستخدامها في بناء بروتينات أخرى. لا يمكن تخزين البروتينات إذا لم تكن هناك حاجة لها أو الأحماض الأمينية المكونة لها على الفور ، سيتم تحويلها إلى دهون أو كربوهيدرات أو سيتم استقلابها لتوفير الطاقة. يمثل هذا مشكلة للأفراد الذين ليس لديهم وصول جاهز إلى مصدر مستمر للأحماض الأمينية في نظامهم الغذائي (على سبيل المثال ، الأفراد الذين يتبعون نظامًا غذائيًا منخفض البروتين). إذا لم يكن لديهم مصدر للبروتين الغذائي ، فيجب عليهم تكسير البروتينات من المكونات الخلوية المهمة لتزويد الأحماض الأمينية التي يحتاجونها. هذا هو السبب في أن البروتينات والأحماض الأمينية تعتبر من المتطلبات الغذائية اليومية الهامة.

ملخص تنفس البروتين

1. يتم هضم البروتينات في الأحماض الأمينية.

2. ثم يتم إزالة المجموعة الأمينية من الأحماض الأمينية ،

أ. إنتاج حمض الكيتو (حمض الخليك ، حمض البيروفيك ، إلخ) ، و

ب. دخول دورة كريب في المكان المناسب.

من أهم المفاهيم أنه يمكن استخدام الكربوهيدرات والدهون والبروتينات لتوفير الطاقة. يعتمد مصير أي نوع من العناصر الغذائية في الخلية على الاحتياجات اللحظية للخلية. إن الكائن الحي الذي يتجاوز مدخوله اليومي من الطاقة الغذائية نفقاته اليومية من الطاقة سيحول فقط الكمية الضرورية من الطعام إلى طاقة. سيتم تحويل الطعام الزائد وفقًا للأنزيمات الموجودة واحتياجات الكائن الحي في ذلك الوقت. في الواقع ، يسمح التحلل السكري ودورة كريبس بتبادل جزيئات أنواع الطعام الرئيسية الثلاثة (الكربوهيدرات والدهون والبروتينات).

طالما أن النظام الغذائي للشخص يحتوي على حد أدنى معين من كل نوع من الأنواع الثلاثة الرئيسية للجزيئات ، يمكن لآلية التمثيل الغذائي في الخلية أن تتلاعب بالجزيئات لتلبية احتياجاتها. إذا كان الشخص يتبع نظامًا غذائيًا للتجويع ، فستستخدم الخلايا الكربوهيدرات المخزنة أولاً. عندما تختفي الكربوهيدرات (بعد حوالي يومين) ، تبدأ الخلايا في استقلاب الدهون المخزنة. عندما تختفي الدهون (بعد بضعة أيام إلى أسابيع) ، سيتم استخدام البروتينات. من المحتمل أن يموت شخص في هذه الحالة (كيف يعمل العلم 6.1).

تطبيق المعرفة بالمسارات البيوكيميائية

نظرًا لأن العلماء طوروا فهمًا أفضل لعمليات التنفس الخلوي الهوائي والتنفس الخلوي اللاهوائي ، فقد تم تطوير العديد من التطبيقات العملية لهذه المعرفة:

1. لدى الأطفال حديثي الولادة خطة تنفسية معدلة تسمح لهم بإيقاف إنتاج الـ ATP للميتوكوندريا في بعض الأنسجة الدهنية. على الرغم من انخفاض إنتاج ATP ، إلا أنه يسمح لهم بتحويل الدهون مباشرة إلى حرارة لإبقائها دافئة.

2. أظهرت الدراسات أن الخيول تستقلب عناصرها الغذائية أسرع 20 مرة خلال فصل الشتاء من الصيف.

3. على الرغم من أن الناس لعدة قرون قاموا بتخمير المشروبات مثل الجعة والنبيذ ، إلا أنهم غالبًا ما كانوا يعانون من المنتجات الحامضة غير الصالحة للشرب. بمجرد أن أدرك الناس أن هناك خميرة تنتج الكحول في ظل ظروف لاهوائية وبكتيريا تحول الكحول إلى حمض أسيتيك في ظل ظروف هوائية ، كانت مهمة بسيطة لمنع إنتاج حمض الأسيتيك عن طريق منع الأكسجين من الوصول إلى خليط التخمير.

4. عندما تم اكتشاف أن البكتيريا المسببة للغرغرينا الغازية هي بكتيريا لاهوائية وتسمم في الواقع بسبب وجود الأكسجين ، تم تطوير علاجات أكسجين مختلفة للمساعدة في علاج مرضى الغرغرينا. يتم وضع بعض الأشخاص المصابين بالغرغرينا في غرف الضغط العالي ، مع وجود مستويات عالية من الأكسجين تحت الضغط. في مرضى آخرين ، يتم تطويق الجزء المصاب فقط من الجسم. في ظل هذه الظروف ، تموت البكتيريا المسببة للغرغرينا أو تُثبط (انظر الشكل 4.22).

5. عندما أدرك الأطباء أن تكسير الدهون يطلق أجسام الكيتون ، تمكنوا من تشخيص أمراض مثل مرض السكري وفقدان الشهية بسهولة أكبر ، لأن الناس عادة ما يكون لديهم كميات منخفضة من الكربوهيدرات وبالتالي استقلاب الدهون. ينتج عن الكيتونات الناتجة عن التحلل الزائد للدهون رائحة نفس كريهة.

10. ما هي الاختلافات بين مسارات الكيمياء الحيوية التمثيل الغذائي للدهون والبروتين؟

11. صف كيف يمكن تحويل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات من واحد إلى آخر.

في التنفس الخلوي الهوائي ، تقوم الكائنات الحية بتحويل الأطعمة إلى طاقة (ATP) ومواد النفايات (ثاني أكسيد الكربون والماء). تشارك ثلاثة مسارات استقلابية متميزة في التنفس الخلوي الهوائي: تحلل السكر ، ودورة كريبس ، ونظام نقل الإلكترون. يحدث تحلل السكر في سيتوبلازم الخلية ، وتحدث دورة كريبس ونظام نقل الإلكترون في الميتوكوندريا. يمكن للكائنات الحية التي تحتوي على الأكسجين إجراء التنفس الخلوي الهوائي. تقوم الكائنات الحية والخلايا التي لا تستخدم الأكسجين بالتنفس الخلوي اللاهوائي (التخمير) ويمكنها فقط استخدام مسار تحلل السكر. ينتج التنفس الخلوي الهوائي أكثر بكثير من ATP من التنفس الخلوي اللاهوائي. يعمل تحلل السكر ودورة كريبس كنظام تحويل جزيئي: يتم تحويل الدهون والبروتينات والكربوهيدرات وفقًا لاحتياجات الخلية.

1. تسمى الكائنات القادرة على استخدام مصادر الطاقة الأساسية ، مثل ضوء الشمس ، لإنتاج جزيئات عضوية تحتوي على الطاقة من مواد خام غير عضوية

2. تسمى عمليات التنفس الخلوي التي لا تستخدم الأكسجين الجزيئي

3. الأنشطة الكيميائية التي تزيل الإلكترونات من الجلوكوز ينتج عنها الجلوكوز

4. أيونات الهيدروجين موجبة الشحنة التي يتم إطلاقها من الجلوكوز أثناء التنفس الخلوي تتحد في النهاية مع أيونات _____ لتكوين _____.

ب. أ الكربون وثاني أكسيد الكربون

د. حمض البيروفيك ، حمض اللاكتيك

5. دورة كريبس و ETS هي مسارات كيميائية حيوية تؤدى في أي عضية حقيقية النواة؟

6. في حساب كامل لجميع ATPs المنتجة في التنفس الخلوي الهوائي في الخلايا حقيقية النواة ، هناك إجمالي _____ ATPs: _____ من ETS ، _____ من تحلل السكر ، و _____ من دورة كريبس.

7. تسمى المسارات اللاهوائية التي تؤكسد الجلوكوز لتوليد طاقة ATP باستخدام جزيء عضوي كمتقبل للهيدروجين النهائي

8. عندما تعمل خلايا العضلات الهيكلية بشكل لا هوائي ، فإنها تتراكم المركب _____ ، مما يسبب وجع العضلات.

9. كل جزيء من الدهون يمكن أن يطلق _____ من ATP ، مقارنة بجزيء الجلوكوز.

10. بعض الكائنات الحية تفرز الأمونيا مباشرة ، والبعض الآخر يحول الأمونيا إلى مركبات أخرى تحتوي على النيتروجين ، مثل

11. تعمل عملية توليد ATP في الميتوكوندريا باستخدام أي مما يلي؟

12. ما أفضل ما يفسر الحاجة إلى تقليل حمض البيروفيك في عملية التخمير؟

أ. لا تستطيع الخلايا المخمرة إنتاج الماء.

ب. لن يتم إنتاج طاقة كافية لإبقائهم على قيد الحياة.

ج. لا يوجد أكسجين متاح لقبول الإلكترونات.

د. يحتاج NAD + إلى التجديد للاستمرار في استخدامه في تحلل السكر.

13. لماذا لا تنتج خلايا العضلات البشرية الكحول وثاني أكسيد الكربون2 أثناء التنفس اللاهوائي؟

أ. يقومون فقط بالتنفس الهوائي.

ب. ليس لدينا الجينات لإنتاج الإنزيمات اللازمة لتوليد الكحول وثاني أكسيد الكربون2.

ج. ستنفجر الخلايا بالغاز الناتج.

د. لا توجد طريقة لتدمير الكحول.

14. ما هي الوجهة النهائية لإلكترونات الهيدروجين في التنفس الخلوي الهوائي؟

15. ما هي حاملة الإلكترون التي تطلق أكبر احتمالية خلال ETS؟

1. أ 2. ب 3. ب 4. ج 5. د 6. أ 7. أ 8. د 9. ج 10. أ 11. أ 12. د 13. ب 14. ج 15. أ

إضفاء الطابع الشخصي على المسار الخاص بك

تخيل نفسك كذرة من الهيدروجين مقيدة في جزيء من الدهون. أنت موجود في الدهون المخزنة لشخص يتضور جوعا. تتبع المسارات البيوكيميائية التي ستكون جزءًا منها أثناء تحركك خلال عملية التنفس الخلوي الهوائي. كن محددًا قدر الإمكان في وصف موقعك وكيف وصلت إليه ، وكذلك الجزيئات التي أنت جزء منها. ما هو الجزيء الذي ستكون جزءًا منه في نهاية هذه العملية؟

إذا كنت مالك حقوق الطبع والنشر لأي مادة واردة على موقعنا وتعتزم إزالتها ، فيرجى الاتصال بمسؤول الموقع للحصول على الموافقة.


شكوى DMCA

إذا كنت تعتقد أن المحتوى المتاح عن طريق موقع الويب (كما هو محدد في شروط الخدمة الخاصة بنا) ينتهك واحدًا أو أكثر من حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، فيرجى إخطارنا من خلال تقديم إشعار كتابي ("إشعار الانتهاك") يحتوي على المعلومات الموضحة أدناه إلى الجهة المعينة الوكيل المذكور أدناه. إذا اتخذ Varsity Tutors إجراءً ردًا على إشعار الانتهاك ، فسيحاول بحسن نية الاتصال بالطرف الذي جعل هذا المحتوى متاحًا عن طريق عنوان البريد الإلكتروني الأحدث ، إن وجد ، الذي قدمه هذا الطرف لمعلمي Varsity.

قد تتم إعادة توجيه إشعار الانتهاك الخاص بك إلى الطرف الذي جعل المحتوى متاحًا أو إلى جهات خارجية مثل ChillingEffects.org.

يُرجى العلم أنك ستكون مسؤولاً عن التعويضات (بما في ذلك التكاليف وأتعاب المحاماة) إذا لم تُثبت بالدليل المادي أن منتجًا أو نشاطًا ما ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك. وبالتالي ، إذا لم تكن متأكدًا من أن المحتوى الموجود على الموقع أو المرتبط به ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، فيجب أن تفكر أولاً في الاتصال بمحامٍ.

الرجاء اتباع هذه الخطوات لتقديم إشعار:

يجب عليك تضمين ما يلي:

توقيع مادي أو إلكتروني لمالك حقوق الطبع والنشر أو شخص مخول بالتصرف نيابة عنه تعريف بحقوق النشر المزعوم انتهاكها وصفًا لطبيعة المحتوى الذي تدعي أنه ينتهك حقوق الطبع والنشر وموقعه الدقيق ، بما يكفي التفاصيل للسماح للمدرسين المختلفين بالعثور على هذا المحتوى وتحديده بشكل إيجابي ، على سبيل المثال ، نطلب رابطًا إلى السؤال المحدد (وليس فقط اسم السؤال) الذي يحتوي على المحتوى ووصف أي جزء معين من السؤال - صورة ، أو الرابط والنص وما إلى ذلك - تشير شكواك إلى اسمك وعنوانك ورقم هاتفك وعنوان بريدك الإلكتروني وبيان من جانبك: (أ) تعتقد بحسن نية أن استخدام المحتوى الذي تدعي أنه ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك هو غير مصرح به بموجب القانون ، أو من قبل مالك حقوق الطبع والنشر أو وكيل المالك (ب) أن جميع المعلومات الواردة في إشعار الانتهاك الخاص بك دقيقة ، و (ج) تحت طائلة عقوبة الحنث باليمين ، أنك إما مالك حقوق الطبع والنشر أو شخص مخول بالتصرف نيابة عنه.

أرسل شكواك إلى وكيلنا المعين على:

تشارلز كوهن فارسيتي توتورز ذ م م
101 طريق هانلي ، جناح 300
سانت لويس ، مو 63105


دورة حمض الستريك

دورة حمض الستريك عبارة عن سلسلة من التفاعلات التي تنتج جزيئين من ثاني أكسيد الكربون ، أحدهما GTP / ATP ، وأشكال مخفضة من NADH و FADH2.

أهداف التعلم

اكتب خطوات دورة كريبس (أو حمض الستريك)

الماخذ الرئيسية

النقاط الرئيسية

  • جزيء أربعة كربون ، oxaloacetate ، الذي بدأ الدورة يتم تجديده بعد الخطوات الثماني لدورة حامض الستريك.
  • الخطوات الثماني لدورة حامض الستريك هي سلسلة من تفاعلات الأكسدة والاختزال والجفاف والترطيب ونزع الكربوكسيل.
  • تشكل كل دورة من الدورة GTP أو ATP بالإضافة إلى ثلاثة جزيئات NADH وجزيء FADH2 واحد ، والذي سيتم استخدامه في خطوات أخرى من التنفس الخلوي لإنتاج ATP للخلية.

الشروط الاساسية

  • دورة حمض الستريك: سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تستخدمها جميع الكائنات الهوائية لتوليد الطاقة من خلال أكسدة الأسيتات المشتقة من الكربوهيدرات والدهون والبروتينات إلى ثاني أكسيد الكربون
  • دورة كريبس: سلسلة من التفاعلات الأنزيمية التي تحدث في جميع الكائنات الحية الهوائية ، وهي تنطوي على التمثيل الغذائي المؤكسد لوحدات الأسيتيل وتعمل كمصدر رئيسي للطاقة الخلوية
  • الميتوكوندريا: في بيولوجيا الخلية ، الميتوكوندريا (الجمع ميتوكوندريا) هي عضية محاطة بالغشاء ، وغالبًا ما توصف بأنها & # 8220 محطات طاقة خلوية & # 8221 لأنها تولد معظم ATP

دورة حمض الستريك (دورة كريبس)

مثل تحويل البيروفات إلى أسيتيل CoA ، تحدث دورة حمض الستريك في مصفوفة الميتوكوندريا. جميع إنزيمات دورة حمض الستريك تقريبًا قابلة للذوبان ، باستثناء واحد من إنزيم نازعة هيدروجين السكسينات ، والذي يكون جزءًا لا يتجزأ من الغشاء الداخلي للميتوكوندريون. على عكس تحلل السكر ، فإن دورة حمض الستريك عبارة عن حلقة مغلقة: الجزء الأخير من المسار يعيد توليد المركب المستخدم في الخطوة الأولى. الخطوات الثماني للدورة هي سلسلة من تفاعلات الأكسدة والاختزال والجفاف والماء ونزع الكربوكسيل التي تنتج جزيئين من ثاني أكسيد الكربون ، أحدهما GTP / ATP ، وأشكال مخفضة من NADH و FADH2. يعتبر هذا مسارًا هوائيًا لأن NADH و FADH2 المنتجين يجب أن ينقلوا إلكتروناتهم إلى المسار التالي في النظام ، والذي سيستخدم الأكسجين. إذا لم يحدث هذا النقل ، فإن خطوات الأكسدة لدورة حامض الستريك لا تحدث أيضًا. لاحظ أن دورة حمض الستريك تنتج القليل جدًا من ATP مباشرة ولا تستهلك الأكسجين بشكل مباشر.

دورة حامض الستريك: في دورة حامض الستريك ، يتم ربط مجموعة الأسيتيل من الأسيتيل CoA بجزيء من أربعة كربون أوكسالو أسيتات لتكوين جزيء سيترات مكون من ستة كربون. من خلال سلسلة من الخطوات ، يتم أكسدة السترات ، مما يؤدي إلى إطلاق جزيئين من ثاني أكسيد الكربون لكل مجموعة أسيتيل يتم تغذيتها في الدورة. في هذه العملية ، يتم تقليل ثلاثة جزيئات NAD + إلى NADH ، ويتم تقليل جزيء FAD إلى FADH2 ، ويتم إنتاج ATP أو GTP واحد (اعتمادًا على نوع الخلية) (عن طريق الفسفرة على مستوى الركيزة). نظرًا لأن المنتج النهائي لدورة حامض الستريك هو أيضًا المادة المتفاعلة الأولى ، تعمل الدورة باستمرار في وجود مواد تفاعل كافية.

خطوات دورة حامض الستريك

الخطوة 1. الخطوة الأولى هي خطوة تكثيف ، تجمع بين مجموعة الأسيتيل ثنائية الكربون (من أسيتيل CoA) وجزيء أوكسالو أسيتات رباعي الكربون لتكوين جزيء من ستة كربون من السترات. يرتبط CoA بمجموعة سلفهيدريل (-SH) وينتشر بعيدًا ليتحد في النهاية مع مجموعة أسيتيل أخرى. هذه الخطوة لا رجعة فيها لأنها شديدة الجهد. يتم التحكم في معدل هذا التفاعل من خلال ردود الفعل السلبية وكمية ATP المتاحة. إذا زادت مستويات ATP ، ينخفض ​​معدل هذا التفاعل. إذا كان لدى ATP نقص في العرض ، يزداد المعدل.

الخطوة 2. يفقد السيترات جزيء ماء ويكتسب آخر حيث يتم تحويل السترات إلى أيزومير ، أيزوسيترات.

الخطوتين 3 و 4. في الخطوة الثالثة ، يتأكسد أيزوسيترات ، وينتج جزيء من خمسة كربون ، كيتوجلوتارات ألفا ، مع جزيء ثاني أكسيد الكربون2 واثنين من الإلكترونات ، مما يقلل من NAD + إلى NADH. يتم تنظيم هذه الخطوة أيضًا من خلال ردود الفعل السلبية من ATP و NADH والتأثير الإيجابي لـ ADP. الخطوتان الثالثة والرابعة عبارة عن خطوات أكسدة ونزع الكربوكسيل ، والتي تطلق الإلكترونات التي تقلل NAD + إلى NADH وتطلق مجموعات الكربوكسيل التي تشكل ثاني أكسيد الكربون2 الجزيئات. α-Ketoglutarate هو نتاج الخطوة الثالثة ، ومجموعة السكسينيل هي نتاج الخطوة الرابعة. CoA يربط مجموعة succinyl لتشكيل succinyl CoA. يتم تنظيم الإنزيم الذي يحفز الخطوة الرابعة عن طريق تثبيط التغذية المرتدة لـ ATP و succinyl CoA و NADH.

الخطوة 5. يتم استبدال مجموعة الفوسفات بالأنزيم المساعد A ، ويتم تكوين رابطة عالية الطاقة. تُستخدم هذه الطاقة في الفسفرة على مستوى الركيزة (أثناء تحويل مجموعة السكسينيل إلى سكسينات) لتشكيل إما ثلاثي فوسفات الجوانين (GTP) أو ATP. هناك نوعان من الإنزيم ، يسمى الإنزيمات المتساوية ، لهذه الخطوة ، اعتمادًا على نوع النسيج الحيواني الذي توجد فيه. يوجد شكل واحد في الأنسجة التي تستخدم كميات كبيرة من ATP ، مثل القلب والعضلات الهيكلية. ينتج هذا النموذج ATP. يوجد الشكل الثاني من الإنزيم في الأنسجة التي تحتوي على عدد كبير من المسارات الابتنائية ، مثل الكبد. ينتج هذا النموذج GTP. GTP مكافئ من الناحية النشطة لـ ATP ، ومع ذلك ، فإن استخدامه أكثر تقييدًا. على وجه الخصوص ، يستخدم تخليق البروتين في المقام الأول GTP.

الخطوة 6. الخطوة السادسة هي عملية التجفيف التي تحول السكسينات إلى فومارات. يتم نقل ذرتين من الهيدروجين إلى FAD ، لإنتاج FADH2. الطاقة الموجودة في إلكترونات هذه الذرات غير كافية لتقليل NAD + ولكنها كافية لتقليل FAD. على عكس NADH ، يظل هذا الناقل مرتبطًا بالإنزيم وينقل الإلكترونات إلى سلسلة نقل الإلكترون مباشرة. أصبحت هذه العملية ممكنة من خلال توطين الإنزيم الذي يحفز هذه الخطوة داخل الغشاء الداخلي للميتوكوندريا.

الخطوة 7. يضاف الماء إلى الفومارات خلال الخطوة السابعة ، ويتم إنتاج مالات. تقوم الخطوة الأخيرة في دورة حامض الستريك بتجديد أوكسالو أسيتات عن طريق أكسدة مالات. يتم إنتاج جزيء آخر من NADH.

منتجات دورة حامض الستريك

تدخل ذرتان من الكربون في دورة حمض الستريك من كل مجموعة أسيتيل ، وتمثل أربعة من أصل ستة ذرات كربون لجزيء جلوكوز واحد. يتم إطلاق جزيئين من ثاني أكسيد الكربون في كل منعطف من الدورة ، ومع ذلك ، لا تحتوي هذه بالضرورة على أحدث ذرات الكربون المضافة. سيتم إطلاق ذرتي كربون الأسيتيل في نهاية المطاف في دورات لاحقة من الدورة ، وبالتالي يتم دمج جميع ذرات الكربون الست من جزيء الجلوكوز الأصلي في نهاية المطاف في ثاني أكسيد الكربون. كل دورة من الدورة تشكل ثلاثة جزيئات NADH وواحد FADH2 مركب. ستتصل هذه الحاملات بالجزء الأخير من التنفس الهوائي لإنتاج جزيئات ATP. يتم أيضًا صنع GTP أو ATP واحد في كل دورة. يمكن استخدام العديد من المركبات الوسيطة في دورة حامض الستريك في تصنيع الأحماض الأمينية غير الأساسية ، وبالتالي فإن الدورة تكون برمائية (تقويضية ومنشطة).


دور الأكسجين في الأيض الهوائي واللاهوائي

يعتمد الجسم على عمليتين لتوليد الطاقة أثناء الراحة وأثناء التمرين ، التمثيل الغذائي الهوائي واللاهوائي. بشكل مبسط ، يستخدم نظام التمثيل الغذائي الهوائي الأكسجين ، في حين أن النظام اللاهوائي لا يفعل ذلك ، يلعب الأكسجين دورًا حيويًا في السماح للجسم بالعمل تحت كلا النظامين.

يحدث كل من الأنظمة الهوائية واللاهوائية في وقت واحد ولا يوجد تبديل من أحدهما إلى الآخر. يعتمد ما إذا كان النظام الهوائي أو اللاهوائي هو المسيطر على كمية الأكسجين العضلي المتاح.

أكسجين العضلات

يشير مصطلح الأكسجين العضلي إلى التوازن بين العرض والطلب على الأكسجين في العضلات. على سبيل المثال ، عندما يتم تجاوز الطلب عن طريق العرض ، فإن الأوكسجين منخفض ، وتتطلب العضلات التمثيل الغذائي اللاهوائي لتوفير الطاقة. في الحالة المعاكسة ، عندما يتجاوز العرض الطلب ، يكون الأوكسجين مرتفعًا ، وتكون العضلات قادرة على استخدام التمثيل الغذائي الهوائي لتزويد نفسها بالطاقة.

الأيض الهوائي

الأيض الهوائي يغذي معظم الطاقة اللازمة لنشاط طويل الأمد. يعمل نظام التمثيل الغذائي الهوائي باستخدام دورة كريبس ، وهي سلسلة معقدة من التفاعلات الكيميائية التي تستخدم الأكسجين لتحويل العناصر الغذائية (الكربوهيدرات والدهون والبروتين) إلى ثاني أكسيد الكربون وثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP) ، وهو مركب غني بالطاقة.

يعتمد التمثيل الغذائي الهوائي على الجهاز الدوري لنقل الأكسجين إلى العضلات العاملة قبل أن ينتج ATP. يستخدم التمثيل الغذائي الهوائي في المقام الأول أثناء تمارين التحمل والتي تكون عادة أقل كثافة وبالتالي يمكن أن تستمر لفترات أطول من الوقت.

الأيض اللاهوائي

من ناحية أخرى ، يحدث التمثيل الغذائي اللاهوائي خلال فترات قصيرة من التمارين عالية الكثافة ، عندما تتجاوز متطلبات الأكسجين في الأنسجة العضلية قدرة الدورة الدموية على الإمداد ، مما يؤدي إلى ديون الأكسجين. إذا أصبح دين الأكسجين مرتفعًا جدًا ، فلن تعود العضلات قادرة على العمل. الطريقة الوحيدة لاستعادة العضلات هي تزويدها بدم غني بالأكسجين من أجل أكسجة حمض اللاكتيك الزائد. يتم تحقيق ذلك عادةً خلال فترة التعافي في التمرين.

كثير من الناس يخلطون بين مفاهيم اللاكتات في الدم وحمض اللاكتيك. يتم إنتاج اللاكتات كمنتج ثانوي لنظام الطاقة ولكنه غير ضار تمامًا في الواقع ، فهو يستخدم في الواقع كوقود للقلب والعضلات. حتى في حالة الراحة ، ينتج الجسم اللاكتات ، على الرغم من زيادة الكميات مع ممارسة الرياضة. ومع ذلك ، فإن حمض اللاكتيك هو نتيجة ثانوية لتراكم اللاكتات ويسبب زيادة الحماض في النظام.

الخط السفلي

يلعب الأكسجين دورًا حيويًا في كل من أنظمة التمثيل الغذائي الهوائية واللاهوائية. في حين أن الأكسجين مطلوب كمصدر مباشر للطاقة في الجهاز الهوائي ، إلا أنه ضروري أيضًا في تطهير الدم من تراكم حمض اللاكتيك الزائد في الجهاز اللاهوائي.


المحتوى: تحلل السكر مقابل دورة كريبس

رسم بياني للمقارنة

أساس المقارنة تحلل السكردورة كريبس
ابدا بتكسير الجلوكوز إلى بيروفات. أكسدة البيروفات إلى ثاني أكسيد الكربون.
يُعرف أيضًا باسمEMP (مسار Embden-Meyerhof-Parnas أو مسار Cytolplasmic).دورة TCA (حمض التريكابوكسيليك) ، تنفس الميتوكوندريا.
دور ثاني أكسيد الكربونلا يتطور ثاني أكسيد الكربون في تحلل السكر.يتطور ثاني أكسيد الكربون في دورة كريبس.
موقع الحدوثداخل السيتوبلازم.يحدث داخل الميتوكوندريا (العصارة الخلوية في بدائيات النوى)
يمكن أن يحدث مثل هوائيًا (أي في وجود الأكسجين) أو لاهوائيًا (أي في حالة عدم وجود الأكسجين).يحدث بشكل هوائي (وجود الأكسجين).
تحلل الجزيءيتحلل جزيء الجلوكوز إلى جزيئين من المواد العضوية ، البيروفات.يتحول تحلل البيروفات بالكامل إلى مواد غير عضوية وهي CO2 و H2O.
استهلاك ATPتستهلك 2 جزيء ATP ، من أجل الفسفرة.لا يستهلك ATP.
صافي الربحيتم تكسير جزيئين من ATP وجزيئين من NADH لكل جزيء من الجلوكوز.ستة جزيئات من NADH2 ، 2 جزيئات من FADH2 لكل اثنين من إنزيم أسيتيل CoA.
عدد ATP المنتجةصافي ربح ATP هو 8 (بما في ذلك NADH).صافي ربح ATP هو 24.
الفسفرة التأكسديةلا دور للفسفرة المؤكسدة.يعتبر الدور الحيوي للفسفرة المؤكسدة وأوكسالو أسيتات يلعبان دورًا محفزًا.
خطوة في عملية التنفسينقسم الجلوكوز إلى بيروفات ، ومن ثم يُقال إن التحلل السكري هو الخطوة الأولى في التنفس.دورة كريبس هي الخطوة الثانية في التنفس.
نوع المسارإنه المسار المستقيم أو الخطي.إنه مسار دائري.

تعريف تحلل السكر

تحلل السكر يُعرف أيضًا باسم & # 8216 مسار إمبدن-مايرهوف-بارناس& # 8216. إنه مسار فريد يحدث بشكل هوائي ولا هوائي ، دون تدخل الأكسجين الجزيئي. إنه المسار الرئيسي لاستقلاب الجلوكوز ويحدث في العصارة الخلوية لجميع الخلايا. المفهوم الأساسي لهذه العملية هو أن جزيء الجلوكوز يتأكسد جزئيًا إلى مولين من البيروفات ، معززًا بوجود الإنزيمات.

تحلل السكر هو عملية تحدث في 10 خطوات بسيطة. في هذه الدورة ، تحدث أول سبع خطوات تفاعلات لتحلل السكر في العضيات السيتوبلازمية المسماة باسم الجليكوزوم. في حين أن التفاعلات الثلاثة الأخرى مثل هيكسوكيناز ، فسفوفركتوكيناز ، وبيروفات كيناز هي التفاعلات التي لا رجعة فيها.

تنقسم الدورة بأكملها إلى مرحلتين، تُعرف الخطوات الخمس الأولى باسم المرحلة التحضيرية والآخر معروف باسم مرحلة الدفع. في الخطوات الخمس الأولى من هذا المسار ، تحدث فسفرة الجلوكوز مرتين ويتم تحويلها إلى فركتوز 1،6-بيفوسفات ، لذلك يمكننا القول أن الطاقة هنا هي مستهلك بسبب الفسفرة و ATP هو مانح مجموعة الفوسفوريل.

علاوة على ذلك ، يحصل الآن الفركتوز 1،6-بيفوسفات على انقسامات لإنتاج جزيئين 2،3 من الكربون. يتم تحويل فوسفات ثنائي هيدروكسي أسيتون ، وهو أحد المنتجات ، إلى 3 فوسفات جليسرالديهايد. وهذا يعطي جزيئين من جليسيرالديهيد 3-فوبسفات ، والتي تتم معالجتها بشكل إضافي إلى مرحلة المكافأة من خمس خطوات.

مرحلة السداد is the energy gain phase of glycolysis, and it yields ATP and NADH in the last step. Firstly, glyceraldehyde 3-phosphate is oxidized with NAD+ as the electron acceptor (to form NADH) and an inorganic phosphate is incorporated to give a high energy molecule as 1,3 -biphosphoglycerate. Subsequently, high-energy phosphate on carbon one is donated to ADP to convert into ATP. This production of ATP is called substrate-level phosphorylation.

Thus the energy yield from the glycolysis is 2 ATP and 2 NADH, from one molecule of glucose.

Steps involved in glycolysis:

الخطوة 1: This first step is called as الفسفرة, it is an irreversible reaction leads by an enzyme called as hexokinase. This enzyme is found in all types of cells. In this step, Glucose is phosphorylated by ATP to form a sugar-phosphate molecule. The negative charge present on the phosphate prevents the passage of the sugar phosphate through the plasma membrane and thus engaging glucose inside the cell.

الخطوة 2: This step is called Isomerization, in this a reversible rearrangement of the chemical structure moves the carbonyl oxygen from carbon 1 to carbon 2, forming a ketose from an aldose sugar.

الخطوه 3: This is also a الفسفرة step, the new hydroxyl group on carbon 1 is phosphorylated by ATP, for the formation of two three-carbon sugar phosphates. This step is regulated of the enzyme phosphofructokinase, which checks the entry of sugars into glycolysis.

الخطوة 4: This is named as cleavage reaction. Here two three-carbon molecule is produced by cleaving the six carbon sugar. Only the glyceraldehyde 3-phosphate can proceed immediately through glycolysis.

الخطوة الخامسة: This is also Isomerization reaction, where the other product of step 4, dihydroxyacetone phosphate is isomerized to form glyceraldehyde 3 -phosphate.

الخطوة 6: From this step, the energy generation phase will start. So the two molecules of glyceraldehyde 3-phosphate are oxidized. By reacting with the -SH group, Iodoacetate inhibits the function of enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase.

الخطوة 7: ATP is formed, from the high-energy phosphate group that was generated in step 6.

الخطوة 8: The phosphate ester linkage in 3-phosphoglycerate, having free energy is moved from carbon 3 to form 2-phosphoglycerate.

الخطوة 9: Enol phosphate linkage is created with the removal of water from 2-phosphoglycerate. Enolase (enzyme catalyzing this step) is inhibited by fluoride.

الخطوة 10: Forms ATP, with the transfer of ADP to the high energy phosphate group, generated in step 9.

Definition of Krebs Cycle

This cycle occurs in the matrix of mitochondria (cytosol in prokaryotes). The net result is the production of CO2 when the acetyl group entering the cycle as Acetyl CoA. In this, the oxidation of pyruvic acid into carbon dioxide and water occurs.

Krebs cycle was discovered by H.A Krebs (a German-born biochemist) in the year 1936. As the cycle begins with the formation of citric acid, it is called citric acid cycle. The cycle also contains three carboxylic groups (COOH), hence also called as a tricarboxylic acid cycle (TCA cycle).

The Citric acid (Krebs) cycle

Steps involved in Krebs cycle:

الخطوة 1: Citrate is produced in this step when Acetyl CoA adds its two-carbon acetyl group to oxaloacetate.

الخطوة 2: Citrate is converted to its isocitrate (an, an isomer of citrate), by the removal of one water molecule and adding the another.

الخطوه 3: NAD+ is reduced to NA when isocitrate is oxidized and loses a CO2 molecule.

الخطوة 4: CO2 is lost again, the resulting compound is oxidized and NAD+ is reduced to NADH. The remaining molecule gets attached to coenzyme A through an unstable bond. Alpha-ketoglutarate dehydrogenase catalyzes the reaction.

الخطوة الخامسة: GTP is generated by the displacement of CoA by a phosphate group and transferred to GDP.

الخطوة 6: In this step, FADH2 and oxidizing succinate are formed, when two hydrogens are transferred to FAD.

الخطوة 7: The substrate gets oxidized and NAD+ is reduced to NADH and oxaloacetate is regenerated.


Use of ferric ion as an electron acceptor

Ferric ion (Fe 3+ ) can be used by several bacteria as an electron acceptor, reducing it to ferrous ion (Fe 2+ ) this process is carried out by many microorganisms that reduce nitrate. The ferric ion is found in soil and rocks, often forming ferric hydroxide (Fe (OH) 3 ) insoluble under anaerobic conditions, these bacteria can reduce it to the ferrous state. The ferrous ion is much more soluble than the ferric, whereby the iron is mobilized, this being an important first step in the formation of a type of mineral deposit called marsh iron .


الكيمياء الحيوية. الطبعة الخامسة.

شكل

Mitochondria, Stained Green, Form a Network Inside a Fibroblast Cell (Left). Mitochondria oxidize carbon fuels to form cellular energy. This transformation requires electron transfer through several large protein complexes (above), some of which pump (more. )

NADH و FADH2 formed in glycolysis, fatty acid oxidation, and the citric acid cycle are energy-rich molecules because each contains a pair of electrons having a high transfer potential. When these electrons are used to reduce molecular oxygen to water, a large amount of free energy is liberated, which can be used to generate ATP. Oxidative phosphorylation is the process in which ATP is formed as a result of the transfer of electrons from NADH or FADH 2 to O 2 by a series of electron carriers. This process, which takes place in mitochondria, is the major source of ATP in aerobic organisms (Figure 18.1). For example, oxidative phosphorylation generates 26 of the 30 molecules of ATP that are formed when glucose is completely oxidized to CO2 و ح2O.

Figure 18.1

Electron Micrograph of a Mitochondrion. [Courtesy of Dr. George Palade.]

Oxidative phosphorylation is conceptually simple and mechanistically complex. Indeed, the unraveling of the mechanism of oxidative phosphorylation has been one of the most challenging problems of biochemistry. The flow of electrons from NADH or FADH2 to O2 through protein complexes located in the mitochondrial inner membrane leads to the pumping of protons out of the mitochondrial matrix. The resulting uneven distribution of protons generates a pH gradient and a transmembrane electrical potential that creates a proton-motive force. ATP is synthesized when protons flow back to the mitochondrial matrix through an enzyme complex. هكذا، the oxidation of fuels and the phosphorylation of ADP are coupled by a proton gradient across the inner mitochondrial membrane (Figure 18.2).

Figure 18.2

Essence of Oxidative Phosphorylation. Oxidation and ATP synthesis are coupled by transmembrane proton fluxes.

Oxidative phosphorylation is the culmination of a series of energy transformations that are called التنفس الخلوي أو ببساطة التنفس in their entirety. First, carbon fuels are oxidized in the citric acid cycle to yield electrons with high transfer potential. Then, this electron-motive force is converted into a proton-motive force and, finally, the proton-motive force is converted into phosphoryl transfer potential. The conversion of electron-motive force into proton-motive force is carried out by three electron-driven proton pumps—NADH-Q oxidoreductase, Q-cytochrome ج oxidoreductase, and cytochrome ج أوكسيديز. These large transmembrane complexes contain multiple oxidation-reduction centers, including quinones, flavins, iron-sulfur clusters, hemes, and copper ions. The final phase of oxidative phosphorylation is carried out by ATP synthase, an ATP-synthesizing assembly that is driven by the flow of protons back into the mitochondrial matrix. Components of this remarkable enzyme rotate as part of its catalytic mechanism. Oxidative phosphorylation vividly shows that proton gradients are an interconvertible currency of free energy in biological systems.

Respiration—

An ATP-generating process in which an inorganic compound (such as molecular oxygen) serves as the ultimate electron acceptor. The electron donor can be either an organic compound or an inorganic one.

  • 18.1. Oxidative Phosphorylation in Eukaryotes Takes Place in Mitochondria
  • 18.2. Oxidative Phosphorylation Depends on Electron Transfer
  • 18.3. The Respiratory Chain Consists of Four Complexes: Three Proton Pumps and a Physical Link to the Citric Acid Cycle
  • 18.4. A Proton Gradient Powers the Synthesis of ATP
  • 18.5. Many Shuttles Allow Movement Across the Mitochondrial Membranes
  • 18.6. The Regulation of Cellular Respiration Is Governed Primarily by the Need for ATP
  • ملخص
  • مشاكل
  • قراءات مختارة

بالاتفاق مع الناشر ، يمكن الوصول إلى هذا الكتاب من خلال ميزة البحث ، ولكن لا يمكن تصفحه.


شاهد الفيديو: Kreb cycle exeplaned. Pyrovtedehydrogenase شرح بالعربي (كانون الثاني 2022).