Oddychanie tlenowe

Oddychanie tlenowe
Oddychanie tlenowe- proces rozkładu złożonych związków organicznych do związków prostych połączony z wydzieleniem energii w formie użytkowej.
Znaczenie oddychania:
Dostarcza energii, której wymaga każdy żywy organizm do normalnego funkcjonowania,
Dostarcza metabolitów, które są substratami wyjściowymi do syntezy związków organicznych,
Współczynnik oddychania- stosunek objętości wydzielonego CO2 w procesie oddychania do objętości pobranego tlenu. Wielkość współczynnika zależy od rodzaju substratu oraz od charakteru procesu oddechowego.
Etapy oddychania tlenowego:
Utlenienie glukozy, przeniesienie H na łańcuch oddechowy, wytworzenie ATP,
Utlenienie pirogronian do octanu  acetylo-CoA; H przenoszony na łańcuch oddechowy, uwalnia się CO2,
Grupa acetylowa jest degradowana do CO2; H przenoszony na łańcuch oddechowy, powstaje ATP,
 przenoszone są przez łańcuch przenośników, energia służy do wytworzenia delta , akceptorem wodoru jest tlen.
GLIKOZLIZA:

Przebieg i znaczenie glikolizy:
Główny szlak katabolizmu heksoz powstałych z rozkładu materiałów zapasowych,
Proces zachodzi w warunkach tlenowych i beztlenowych,
Przebiega w cytozolu,
W wyniku fosforylacji substratowej w dwóch miejscach powstaje ATP,
W wyniku utlenienia jednej cząsteczki glukozy powstają cztery cząsteczki ATP,
Powstałe dwie cząsteczki NADH przenoszone są na łańcuch oddechowy,
Dostarcza metabolitów podatnych na utlenienie,
Dostarcza metabolitów niezbędnych do syntezy wielu związków organicznych.
Dekarboksylacja oksydacyjna pirogronian:
Dekarboksylacja,
Utlenienie,
Przyłączenie grupy acetylowej do Koenzymu A.
CYKL KREBSA:

Cykl KREBSA:
W wyniku kondensacji grupy acetylowej ze szczawiooctanem 2 atomy C zostają wprowadzone do cyklu, który opuszczają w postaci CO2 w reakcjach katalizowanych przez dehydrogenazę izocytrynianową i dehydrogenazę 2-oksoglutarową,
W 4 reakcjach utlenienia cykl opuszczają 4 pary atomów H w reakcjach katalizowanych przez wyżej wymienione enzymy oraz katalizowanych przez dehydrogenazę bursztynianowi oraz dehydrogenazę jabłczanową,
W wyniku wysokoenergetycznego wiązania tioestrowego występującego w bursztylo-CoA powstaje w wyniku fosforylacji substratowej jednej cząsteczki ATP,
NADH i FADH- są utleniane w łańcuchu oddechowym,
W cyklu zużywane są dwie cząsteczki wody.
Łańcuch oddechowy
Przenośniki łańcucha oddechowego:
Kompleks I- dehydrogenaza NADH (FMN. Białko zawierające Fe-S),
Kompleks II- dehydrogenaza bursztynianowi (FAD. Białko zawierające Fe-S),
Kompleks III- oksydoreduktaza ubichinon-cyt-c (2 cyt. B; cyt. C; białka zawierające Fe-S; polipeptydy)
Kompleks IV- oksydaza cytochromowa (2 centra miedziowe; 2 cyt. A; polipeptydy).
Transport elektronów w łańcuchu oddechowym:
Transport  przez przenośniki łańcucha oddechowego jest wymuszony różnicą potencjału między NADH, a tlenem (-0,68 V-> 0,82 V),
Z przepływem na tlen sprzężone jest pompowanie protonów do przestrzeni międzybłonowej w trzech miejscach łańcucha transportu elektronów,
Po obu stronach wewnętrznej błony powstaje elektrochemiczny gradient protonów (gradient stężenia i ładunku),
Powstały elektrochemiczny gradient protonów uruchamia syntezę ATP, przez którą protony powracają do wnętrza mitochondriom, a wyzwalana energia jest wykorzystywana do syntezy ATP,
Alternatywne szlaki procesu oddychania
Oksydacyjny szlak pentozofosforanowy:
Alternatywny szlak w stosunku do glikolizy,
Jest źródłem rybozo-P niezbędnego do syntezy RNA i DNA,
Metabolity pośrednie wykorzystywane są do syntezy związków fenolowych,
Powstały NADPH wykorzystywany jako reduktor w innych procesach,
5-20% utlenionych cukrów.
Cykl jabłczanowy:
Występuje tylko u roślin,
Jest alternatywnym szlakiem dla przemiany PEP w pirogronian w procesie glikolizy,
PEP-> karboksylacja -> szczawiooctan-> redukcja-> jabłczan,
Jabłczan jest transportowany do mitochondriom przez przenośnik na zasadzie antysportu z jonami,
Jabłczan:
Ulega dekarboksylacji do pirogronian,
Może bezpośrednio być włączony do cyklu Krebsa,
Cykl jabłczanowy zapewnia funkcjonowanie cyklu Krebsa przy braku pirogronian pochodzącego z glikolizy.
Oddychanie alternatywne- może zachodzić w warunkach nadmiaru ATP lub hamowania syntezy ATP przez cyjanki.
Oksydaza alternatywna- enzym, który przenosi elektrony z ubichinonu bezpośrednio na tlen z pominięciem kompleksów III i IV. Nie dochodzi do wytworzenia gradientu protonowego; szlak ten jest korzystny ze względu na wytwarzanie ciepła: umożliwia roślinom