lÉgzÉs (biológiai oxidáció) a légzés fogalma és jelentősége
DESCRIPTION
LÉGZÉS (Biológiai oxidáció) A légzés fogalma és jelentősége Nagy molekulájú szerves vegyületek egyszerűbb vegyületekké oxidálódnak energia felszabadulása közben. C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O Jelentősége: A szubsztrátok kémiai energiája ATP-ben raktározódik - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
LÉGZÉS(Biológiai oxidáció)
A légzés fogalma és jelentősége
•Nagy molekulájú szerves vegyületek egyszerűbb vegyületekké oxidálódnak energia felszabadulása közben.
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
•Jelentősége:•A szubsztrátok kémiai energiája ATP-ben raktározódik•Intermedierek keletkeznek, melyek bioszintézisek kiindulási vegyületei•Véd az egyes környezeti tényezőkkel szemben (pl.: O2)•A sérült, felesleges sejtrészeket lebontja, újrahasznosítja•Hőt szabadít fel, ezáltal elősegítheti a megporzást
A mitokondrium felépítése
1. ábra: A mitokondrium felépítése. A: krisztás, B: tubuláris.
A légzés alapreakciói
1.A szubsztrát oxidációja dehidrogenálással → redukált nukleotidok keletkeznek (R-H2: NADH, NADPH2, FADH2)
2.Végoxidáció: a hidrogén egyesülése a molekuláris oxigénnel
Mindkét folyamat során ATP képződik (2, ill. 36 molekula)
2. ábra: A légzés alapreakciói
1. Dehidrogenálás• Ebben a szakaszban nincs szükség O2-re csak H2O-re.• A szubsztrát oxidálása közben energia szabadul fel:
szubsztrát szintű ATP-szintézis.• A dehidrogenálás két úton történhet:
1.1 Glikolízis és a hozzá kapcsolódó citrát-ciklus1.2. Pentóz-foszfát ciklus
A glikolízis•A citoplazmában játszódik le.•A glükóz oxigént nem igénylő anaerob lebontása.•Folyamata: glükóz-foszfát → glicerinaldehid-foszfát → piruvát.•1 glükóz molekula lebontásakor 2 ATP molekula képződik.•A piruvátról széndioxid és hidrogén hasad le → acetil-gyök keletkezik → ez a koenzim-A-ra kerül → amely belép a citrátkörbe•A piruvát és az acetil-KoA bioszintézisek kiindulási vegyületei
glükóz-foszfát
glicerinaldehid-foszfát
piroszőlősavCH3-CO-COOH
acetil-KoA(CH3-CO)-
citromsav
FADFADH2
elektron-szállítórendszer
oxálecetsav
3. ábra: A biológiai oxidáció
glikolízis
citrát-ciklus
végoxidáció
A citrát-ciklus (Szent-Györgyi – Krebs ciklus)
•A mitokondrium mátrixában játszódik le.
•Az acetilcsoport lebontása CO2 és redukált nukleotidok
(NADH, NADPH2, FADH2) keletkezése közben.
•A citrátkör köztitermékei bioszintézisek kiindulási vegyületei.•Folyamata: az acetilcsoport és a víz az oxálecetsavhoz kapcsolódik → citromsav keletkezik → a citromsav különböző szerves savakon („picike borfaló”) keresztül visszaalakul oxálecetsavvá.
oxálecetsav
izo-citromsav
citromsav
almasav
borostyánkősav
fumársav
α-ketoglutársav 4. ábra: A citrát-ciklus
A lipid- és a szénhidrát-anyagcsere kapcsolata
A lipidek a lipáz enzim hatására glicerinre és zsírsavakra bomlanak.
5. ábra: A neutrális zsírok felépítése
•A glicerinből piroszőlősav keletkezik•A zsírsavak az ún. β-oxidáció során acetil-KoA-ra bomlanak.•Mindkét termék bekapcsolódik a citrátkörbe.•Olajos magvakban a zsírsavak a glioxiszómákban, a glioxalát-ciklusban bomlanak le.•Folyamata: zsírsav → acetil-KoA (aktivált ecetsav) → glioxalát → szukcinát (borostyánkősav) → bekapcsolódás a citrátkörbe.•A fehérjék és a lipidek lebontása szorosan kapcsolódik a szénhidrátok lebontásához.
6. ábra: A lebontó anyagcsere vázlatos áttekintése
A pentóz-foszfátciklus
•Idős, sérült vagy fertőzött szövetekben a pentóz-foszfát ciklus aránya a glikolíziséhez képest megnő.•A citoplazmában és a színtestben is végbemehet•A glükóz közvetlenül oxidálódik.•A glükózból ribulóz-foszfát, széndioxid, NADPH és ATP képződik•Az intermedierek képződése jelentős (→aminosavak, nukleinsavak)
2. A végoxidáció
•A mitokondrium belső membránján játszódik le.•A redukált nukleotidok oxidálódnak, a hidrogén az oxigénre kerül, víz és ATP keletkezik (oxidatív foszforilálás).•Az elektronok az elektrontranszport-láncon keresztül szállítódnak:
mitokondrium belső membránjához kötött fehérjekomplexek, mobilis elektronszállítók (ubikinon, citokróm-c)
•A protonok a belső és a külső membrán közötti térben halmozódnak fel (perifériális tér) → a belső membrán két felszíne között proton-gradiens alakul ki.•A protonok a perifériális térből a mátrixba kerülnek → a proton-gradiens kiegyenlítődik → ATP szintetizálódik (1glükóz→36ATP).•A protonok és az elektronok az O2-re kerülnek → H2O képződik.
7. ábra: A végoxidáció (terminális oxidáció)
perifériás tér
8. ábra: A végoxidáció (terminális oxidáció)
ATP szintetáz komplex
mátrix
A légzés és az erjedés
•Disszimiláció: légzés (oxigénnel) és az erjedés (oxigén nélkül)•Aerob szervezetek: a disszimilációhoz oxigén szükséges•Anaerob szervezetek: a disszimilációhoz oxigén nem szükséges
•fakultatív ~: a disszimiláció oxigénnel vagy anélkül is végbemehet.•obligát ~: a disszimiláció csak oxigén nélkül megy végbe, az oxigén számukra méreg.
Az erjedés
•Oxigénhiány esetén minden szervben előfordulhat, pl.: vízfeleslegnél.•Az erjedés első lépései megegyeznek a glikolízis folyamatával a piroszőlősav keletkezéséig.•Innen több reakcióút lehetséges, a végtermék lehet: etanol, tejsav, vajsav, hangyasav, stb.•Az erjedés során 1 glükóz molekula lebontásakor csupán 2 molekula ATP keletkezik.
7. ábra: Az erjedés