معلومة

إنتاج ATP عن طريق التنفس الهوائي

إنتاج ATP عن طريق التنفس الهوائي


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

بدأت للتو في التعرف على التنفس الهوائي اليوم ، وتحديداً تحلل السكر.

قيل لنا أن التنفس الهوائي ينتج 38 ATP ، بينما ينتج التنفس اللاهوائي 2 فقط.

ومع ذلك ، فقد أخبرنا أيضًا أن:

  • ينتج تحلل السكر 2 ATP
  • تفاعل الارتباط ينتج 6 ATP
  • تنتج دورة كريبس 24 ATP (18 من NADH و 4 من FADH و 2 إضافي)

هذا يضيف فقط ما يصل إلى 32 ATP ، إذن من أين تأتي هذه الـ 6 الأخرى؟ أم أن هذه المعلومات غير صحيحة.


باختصار ، ينبع الاختلاف من قيم مختلفة فيما يتعلق بعدد ATP المنسوب إلى ناقلات الإلكترون في سلسلة نقل الإلكترون (ETC).

أعتقد أن فصلك لم يتعمق كثيرًا في الموضوع ، وأن فصلك أو نصك يستخدم مصادر مختلطة من المعلومات.


لقد استعرضت استقلاب الجلوكوز (العام) هنا ، لكن لا تتردد في تخطي هذا القسم إذا لم تكن بحاجة إليه.

يتكون استقلاب الجلوكوز بشكل عام من 4 * عمليات:

  1. تحلل السكر: يتم تقسيم جزيء الجلوكوز 6-C إلى 2 من جزيئات البيروفات مما ينتج عنه ربحًا صافياً 2 ATP و 2 NADH (حامل إلكترون) الجزيئات. لاحظ أن هذا ربح صاف.
  2. مركب بيروفات ديهيدروجينيز (PDC): هنا يتم تحويل البيروفات إلى Acetyl CoA ، والذي يدخل في دورة كريبس (الخطوة 3). هذه هي خطوة تفاعل الارتباط التي ذكرتها. ينتج عن هذه الخطوة ملف 1 جزيء NADH لكل بيروفات.
  3. دورة كريبس (TCA): تعتبر دورة كريبس مركزية لعملية التمثيل الغذائي للخلايا وتنتج الكثير من ناقلات الإلكترون والشبكية 1 GTP (مكافئ "طاقة ATP) ، 3 NADH ، و 1" FADH2"(حاملة الإلكترون) لكل منطقة أسيتيل دخول TCA.
  4. الفسفرة المؤكسدة (ETC): هذه الخطوة تحول حاملات الإلكترون إلى ATP. يقوم بذلك باستخدام الطاقة المنبعثة من عمليات نقل الإلكترون (يتم نقلها من ناقلات الإلكترون الخاصة بك NADH ، FADH2 إلى المركبات الوسيطة للأكسجين. يوفر هذا الطاقة اللازمة لنقل البروتونات بشكل نشط) لضخ البروتونات (ذرات + H) عبر غشاء شبه منفذ لإنشاء تدرج كهربائي-كيميائي. سوف تتدفق ذرات H + إلى أسفل هذا التدرج عبر قناة سينسيز ATP ، مما يؤدي إلى تكوين ATP. حاليًا ، من المقبول على نطاق واسع أن جزيء NADH يوفر طاقة كافية لصافي 2.5 ATP ، و FADH2 يوفر الجزيء طاقة كافية لصافي 1.5 ATP.

نتيجة لذلك ، نحصل على ما يلي:

  1. + 2ATP ، + 2NADH
  2. + 1 NADH x2
  3. (+ 1GTP ، + 1FADH2، + 3NADH) x2
  4. -10 NADH ، + 2.5ATP x10 ؛ -2FADH2، + 1.5ATP x2

ينتج عن هذا 2 + 2 + 25 + 3 = 32 ATP ، وهو ما حصلت عليه في حسابك.

ومع ذلك ، تشير القيمة المقبولة مسبقًا إلى أن الخطوة الرابعة تتضمن جزيء 3 ATP / NADH و 2 ATP / FADH2 مركب. باستخدام نفس الحساب ، نحصل على 2 + 2 + 30 + 4 ، المعاوضة 38 ATP، مما تسبب في التناقض الذي تلاحظه. لن أقول إن أيًا من مجموعتي القيم مقبولة عالميًا ، لكن يمكنني القول إن 32 ATP معترف به عمومًا على أنه الإجابة "الصحيحة".

بمعنى آخر ، 32 ATP هو نتيجة المعادلات المقبولة مؤخرًا 2.5ATP / NADH و 1.5ATP / FADH2 في الفسفرة المؤكسدة ، في حين أن 38 ATP هو نتيجة للزوج الأقدم المعادلات المقبولة لـ 3ATP / NADH و 2ATP / FADH2.


بعض الملاحظات والمحاذير:

يرجى ملاحظة أنه في (معظم) حقيقيات النوى ، يتم تقليل NADH المنتج في العصارة الخلوية (تحلل السكر) إلى FADH2"عبر مكوك الميتوكوندريا حيث تدخل الإلكترونات عالية الطاقة في ETC. وهذا يعني أن كل NADH ينتج عن تحلل الجلوكوز فقط بشبكات 1.5 ATP ، مما ينتج عنه 30 ATP / جلوكوز في غالبية حقيقيات النوى.

من المهم أيضًا ملاحظة أن الأرقام التي قدمتها تُستخدم في الغالب في حسابات الفصول الدراسية للأنظمة العامة. غالبًا ما تنحرف الكائنات الحية لأسباب عديدة. علاوة على ذلك ، قد لا تتبع بعض الكائنات الحية هذه القاعدة على الإطلاق.

* قد تصنف بعض المصادر PDC كجزء من تحلل السكر أو كجزء من TCA.


لا أعرف إلى أي مدى تعرف مسارات التمثيل الغذائي هذه ، لكنني سأحاول الحصول على 32 ATP من 38 ATP خطوة بخطوة.


أولا وقبل كل شيء في تحلل السكر عليك تنشيط السكريات مع الفوسفات (الجلوكوز ، الفركتوز). تتم هذه العملية عن طريق التحلل المائي لاثنين من ATP. إذن لدينا 36 ATP متبقية.


سأنتقل إلى نسب العوامل المؤثرة. نسبة ATP: NADH + H و ATP: FADH2 في الفسفرة المؤكسدة ليست في الواقع 3 و 2 ATP ، ولكن 2.5 و 1.5 ATP على التوالي.


ينتج سينسيز ATP 1 ATP من 3 H +. ومع ذلك ، فإن تبادل المصفوفة ATP لـ ADP و Pi (antiport with OH أو symport with H +) بوساطة ATP-ADP translocase وحامل الفوسفات يستهلك 1 H + / 1 ATP بسبب تجديد إمكانات الغشاء التي تغيرت أثناء هذا النقل ، وبالتالي فإن الشبكة النسبة 1 ATP / 4 H + -


مضخة سلسلة نقل الإلكترون للميتوكوندريا 10 H + / 1 NADH + H + و 6 H + / 1 FADH2. في النهاية ، 2.5 ATP لـ NADH + H و 1.5 ATP لـ FADH2.


لخصها. يأتي جزيء 1 من الجلوكوز من الفسفرة على مستوى الركيزة 2 ATP و 2 ATP (GTP) من دورة كريبس. 2NADH + H من clycolysis (2x 1.5 ATP أو 2 x 2.5 ATP من malete aspartate.8x 2.5 ATP من dekarboxylation من البيروفات وأخيراً وليس على الأقل 2x1.5 ATP لـ FADH2 من دورة كريبس.

4 + 3 (أو 5) + 20 + 3 = 30 / أو 32 ATP.


المصدر: https://www.saylor.org/site/wp-content/uploads/2013/04/BIO101A-6.2.3-CellularRespiration.pdf


خطوات التنفس الهوائية

هل تريد أن تعرف كيف تقوم خلايا الجسم بتحويل الطعام إلى طاقة بمساعدة الأكسجين؟ فيما يلي نظرة عامة على الخطوات المتبعة في التنفس الهوائي. حرك الفأرة لأسفل.

هل تريد أن تعرف كيف تقوم خلايا الجسم بتحويل الطعام إلى طاقة بمساعدة الأكسجين؟ فيما يلي نظرة عامة على الخطوات المتبعة في التنفس الهوائي. انتقل لأسفل & # 8230

التنفس الخلوي هو العملية التي يتم خلالها إطلاق الطاقة المخزنة في الجلوكوز بواسطة الخلايا. يحدث التنفس الخلوي في خطوات مختلفة. يحدث في البشر والنباتات والحيوانات وحتى في البكتيريا المجهرية. توجد آلية الجهاز التنفسي في خلايا الجسم. أثناء التنفس الخلوي ، يتم إطلاق الطاقة من الجلوكوز في وجود الأكسجين. تُعرف هذه العملية علميًا باسم التنفس الهوائي. يحدث التنفس اللاهوائي في غياب الأكسجين.


تحلل السكر

تحلل السكر هو مسار أيضي يحدث في العصارة الخلوية للخلايا في جميع الكائنات الحية. يمكن أن يعمل هذا المسار مع وجود الأكسجين أو بدونه. تنتج الظروف الهوائية البيروفات وتنتج الظروف اللاهوائية اللاكتات. في الظروف الهوائية ، تقوم العملية بتحويل جزيء واحد من الجلوكوز إلى جزيئين من البيروفات (حمض البيروفيك) ، لتوليد الطاقة على شكل جزيئين صافين من ATP. يتم بالفعل إنتاج أربعة جزيئات من ATP لكل جلوكوز ، ومع ذلك ، يتم استهلاك اثنين كجزء من المرحلة التحضيرية. الفسفرة الأولية للجلوكوز مطلوبة لزيادة التفاعل (تقليل ثباته) حتى ينقسم الجزيء إلى جزيئين من البيروفات بواسطة إنزيم Aldolase. أثناء مرحلة الدفع لتحلل السكر ، يتم نقل أربع مجموعات فوسفات إلى ADP عن طريق الفسفرة على مستوى الركيزة لصنع أربعة ATP ، ويتم إنتاج مجموعتين من NADH عندما يتأكسد البيروفات. يمكن التعبير عن رد الفعل الكلي بهذه الطريقة:

الجلوكوز + 2 NAD + + 2 Pi + 2 ADP → 2 بيروفات + 2 NADH + 2ATP + 2 H + 2 H2O + حرارة

بدءًا من الجلوكوز ، يتم استخدام 1 ATP للتبرع بالفوسفات للجلوكوز لإنتاج الجلوكوز 6-فوسفات. يمكن أن يتحول الجليكوجين إلى جلوكوز 6 فوسفات أيضًا بمساعدة الجليكوجين فسفوريلاز. أثناء استقلاب الطاقة ، يتحول الجلوكوز 6 فوسفات إلى فركتوز 6 فوسفات. يتم استخدام ATP إضافي لفسفوريلات الفركتوز 6-فوسفات إلى فركتوز 1،6-ثنائي فوسفات بمساعدة فسفوفركتوكيناز. ثم ينقسم الفركتوز 1.6 ثنائي الفوسفات إلى جزيئين مُفسفريين مع ثلاث سلاسل كربون والتي تتحلل لاحقًا إلى بيروفات.

من السيتوبلازم ، يذهب إلى دورة كريبس حيث أسيتيل CoA. ثم يختلط مع ثاني أكسيد الكربون ويصنع 2 ATP و NADH و FADH. من هناك يذهب NADH و FADH إلى اختزال NADH ، الذي ينتج الإنزيم. يسحب NADH إلكترونات الإنزيم لإرسالها عبر سلسلة نقل الإلكترون. تسحب سلسلة نقل الإلكترون أيونات H + عبر السلسلة. من سلسلة نقل الإلكترون ، تصنع أيونات الهيدروجين المنبعثة ADP لنتيجة نهائية لـ 32 ATP. 02 تجذب نفسها إلى الإلكترون المتبقي لتكوين الماء. أخيرًا ، يترك ATP عبر قناة ATP ويخرج من الميتوكوندريا.

التنفس الهوائي

يتم تحرير الطاقة باستخدام NAD + و FADH و ATP Synthase.

تفسير:

تقوم الخلايا بتفكيك جزيئات الجلوكوز أولاً خلال العملية المعروفة باسم تحلل السكر. ينقسم جزيء الجلوكوز إلى جزيئين من البيروفات ويتم إطلاق الإلكترونات. يتم التقاط هذه الإلكترونات بواسطة NAD +. بمجرد التقاط NAD + لهذه الإلكترونات ، يصبح NADH. يتم أيضًا صنع جزيئين من ATP (ينقل ATP الطاقة الكيميائية بين الخلايا وهو نوع من العملة في هذا الصدد).

الخطوة التالية هي دورة كريبس ، والمعروفة أيضًا باسم دورة حمض الستريك. خلال هذه الخطوة من العملية ، يتم تحويل جزيئات البيروفات إلى Acetyl CoA ، ثم يتم تكسير هذه الجزيئات إلى أبعد من ذلك ، مما يؤدي إلى إطلاق الإلكترونات و ATP. كما في الخطوة السابقة ، يلتقط NAD + الإلكترونات المحررة ، ليصبح NADH ، كما يفعل FADH ، والذي يصبح FADH2.

أخيرًا ، لدينا الفسفرة المؤكسدة ، والتي تحدث في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا (أو سيتوبلازم الخلايا بدائية النواة). عندما التقط NAD + و FADH الإلكترونات سابقًا ، فقدوا ذرات الهيدروجين.

تضخ ذرات الهيدروجين هذه الآن عكس تدرج التركيز. تخضع البروتينات الموجودة في الغشاء لعملية نقل نشطة ، مما يؤدي إلى نقل ذرات الهيدروجين إلى منطقة مركزة واحدة. بعد ذلك ، تمر ذرات الهيدروجين عبر سينثيز ATP ، والذي ينتج عنه الكثير من ATP.

لمعرفة المزيد ، شاهد الفيديو التالي:

يتضمن التنفس استنشاق الأكسجين من الغلاف الجوي إلى الرئتين وزفير ثاني أكسيد الكربون من الرئتين إلى الغلاف الجوي ، بينما يتضمن التنفس الخلوي تكسير الجلوكوز إلى ثاني أكسيد الكربون والماء في الخلايا الحية ، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة.

أثناء التنفس ، الذي يطلق عليه التنفس الخارجي ، يدخل الهواء من الغلاف الجوي إلى الرئتين. يحدث تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بين الدم الموجود في الشعيرات الدموية والهواء الداخل إلى الرئتين.

ال R.B.C. في الدم الموجود في الشعيرات الدموية يلتقط الأكسجين من الهواء الداخل إلى الرئتين ويتحول جزيء الهيموغلوبين إلى أوكسي هيموغلوبين. يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون من الدم غير المؤكسج في الهواء. يُخرج الهواء الحامل لثاني أكسيد الكربون من الرئتين.

وبالتالي ، فإن التنفس ينطوي على امتصاص الأكسجين من الغلاف الجوي إلى الرئتين وخروج ثاني أكسيد الكربون من الرئتين إلى الغلاف الجوي.

يحدث التنفس الخلوي ، الذي يُطلق عليه أيضًا التنفس الداخلي ، في الخلايا الحية. ينتقل الدم المؤكسج إلى جميع الخلايا الحية في جسم الكائن الحي عن طريق الدورة الدموية.

يتضمن التنفس الخلوي تكسير الجلوكوز إلى ثاني أكسيد الكربون والماء في وجود الأكسجين ، وإطلاق الطاقة. يستخدم الأكسجين الذي يحمله الدم في التنفس الخلوي ويجمع ثاني أكسيد الكربون المنطلق مع الهيموجلوبين في كرات الدم الحمراء.

يتم نقل الدم غير المؤكسج أو غير النقي عن طريق الأوردة إلى الرئتين ليتم تحويله إلى دم مؤكسج.

يتم تخزين الطاقة المنبعثة أثناء التنفس الخلوي في شكل جزيئات ATP ، والتي تعد بمثابة مخازن للطاقة.

يتم تحويل جزيء ATP إلى جزيء ADP ، كلما كانت الطاقة مطلوبة لأي تفاعل أو نشاط أيضي. يتم تحرير الطاقة المخزنة فيه لاستخدامها في التفاعل الأيضي. ومن ثم فإن جزيئات ATP و ADP تسمى بحق "عملة الطاقة".


دورة حمض الستريك

مثل تحويل البيروفات إلى أسيتيل CoA ، تحدث دورة حمض الستريك في مصفوفة الميتوكوندريا. يُطلق على هذا المسار الفردي أسماء مختلفة: دورة حمض الستريك (لأول وسيط مكون - حمض الستريك ، أو السترات - عندما ينضم الأسيتات إلى oxaloacetate) ، ودورة TCA (نظرًا لأن حامض الستريك أو السترات والأيزوسيترات عبارة عن أحماض ثلاثية الكربوكسيل) ، ودورة كريبس ، بعد هانز كريبس ، الذي حدد لأول مرة الخطوات في المسار في ثلاثينيات القرن الماضي في عضلات طيران الحمام.

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 (الشكل 6). يعتبر هذا مسارًا هوائيًا لأن NADH و FADH2 يجب أن ينقل المنتج إلكتروناته 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.

الشكل 6. في دورة حمض الستريك ، يتم ربط مجموعة الأسيتيل من الأسيتيل CoA بجزيء من أربعة كربون أوكسالو أسيتات لتكوين جزيء من ستة كربون سترات. 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. (رصيد: تعديل عمل "Yikrazuul" / ويكيميديا ​​كومنز)

خطوات دورة حامض الستريك

الخطوة 1. قبل بدء الخطوة الأولى ، يجب أن تحدث أكسدة البيروفات. بعد ذلك ، تبدأ الخطوة الأولى من الدورة: هذه خطوة تكثيف ، تجمع بين مجموعة أسيتيل ثنائي الكربون وجزيء أوكسالو أسيتات رباعي الكربون لتكوين جزيء من ستة كربون من سترات. 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. في الخطوة الثانية ، يفقد السترات جزيء ماء ويكتسب آخر حيث يتم تحويل السترات إلى أيزوميرها ، متساوي السيترات.

الخطوة 3. في الخطوة الثالثة ، يتأكسد أيزوسيترات ، وينتج جزيء من خمسة كربون ، ألفا كيتوجلوتارات، جنبًا إلى جنب مع جزيء من 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 3 و 4. 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 ، و a سكسينيل المجموعة 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. في الخطوة الخامسة ، يتم استبدال مجموعة فوسفات بمساعد الإنزيم 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 أحد الأشكال 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 بشكل أساسي GTP.

الخطوة 6. الخطوة السادسة هي عملية الجفاف التي تتحول سكسينات 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 للفومارات خلال الخطوة السابعة ، و مالات ويتم إنتاج. تتجدد الخطوة الأخيرة في دورة حمض الستريك أوكسالو أسيتات عن طريق أكسدة مالات. يتم إنتاج جزيء آخر من NADH في هذه العملية.

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).

باختصار: دورة حمض الستريك

دورة حمض الستريك عبارة عن سلسلة من تفاعلات الأكسدة والاختزال ونزع الكربوكسيل التي تزيل الإلكترونات عالية الطاقة وثاني أكسيد الكربون. يتم تخزين الإلكترونات مؤقتًا في جزيئات NADH و FADH2 تُستخدم لتوليد ATP في مسار لاحق. يتم إنتاج جزيء واحد من GTP أو ATP بواسطة الفسفرة على مستوى الركيزة في كل منعطف من الدورة. لا توجد مقارنة للمسار الدوري بالمسار الخطي.


ما مقدار ATP الذي يتم إنتاجه في التنفس الهوائي؟

وفقًا لبعض المصادر الأحدث ، فإن عائد ATP خلال التنفس الهوائي ليس 36& -38، ولكن فقط حوالي 30 و ndash32 ATP جزيئات / 1 جزيء جلوكوز ، وذلك للأسباب التالية: ATP : NADH + H + و ATP : يبدو أن نسب FADH2 أثناء الفسفرة المؤكسدة ليست 3 و 2 ، ولكن 2.5 و 1.5 على التوالي.

أين يتم إنتاج ATP في التنفس الهوائي؟ في الميتوكوندريا ، يتم إدخال الأكسجين لأكسدة جزيئي البيروفات. هذا يطلق اثنين من جزيئات ثاني أكسيد الكربون ، واثنين من NADH ولدت. الهوائية خلوي التنفس هي العملية التي يتم فيها استخدام الأكسجين لنقل الطاقة من الجلوكوز إلى ATP.

بجانب هذا ، كيف يتم إنتاج 36 ATP؟

التنفس الخلوي تنتج 36 المجموع ATP لكل جزيء من الجلوكوز عبر ثلاث مراحل. يؤدي كسر الروابط بين الكربون في جزيء الجلوكوز إلى إطلاق الطاقة. هناك أيضًا إلكترونات عالية الطاقة تم التقاطها في شكل 2 NADH (ناقلات الإلكترون) والتي سيتم استخدامها لاحقًا في سلسلة نقل الإلكترون.

كيف يتم إنتاج ATP في التنفس؟

خلال الخلوية التنفس، جزيء الجلوكوز يتحلل تدريجياً إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. على طول الطريق ، بعض ATP يكون أنتجت مباشرة في التفاعلات التي تحول الجلوكوز. أكثر بكثير ATP، ومع ذلك ، هو أنتجت في وقت لاحق في عملية تسمى الفسفرة المؤكسدة.


إنتاج ATP من أكسدة الكبريتيد في الميتوكوندريا الخيشومية لبلح البحر المضلع Geukensia demissa

في بارينو ، د. Kraus ، J.E. Doeller ، إنتاج ATP من أكسدة الكبريتيد في الميتوكوندريا الخيشومية لبلح البحر المضلع Geukensia demissa. J أكسب بيول 15 يوليو 2000203 (14): 2209-2218. دوى: https://doi.org/10.1242/jeb.203.14.2209

يسكن بلح البحر المضلع Geukensia demissa مستنقعات عشب سبارتينا بين المد والجزر والتي تتميز بالرواسب الغنية بالكبريتيد. يسمم الكبريتيد التنفس الهوائي ، وقد يتأقلم G. demissa في هذه البيئة التي تبدو غير مضيافة عن طريق أكسدة الكبريتيد في الميتوكوندريا الخيشومية. تم استخدام الميتوكوندريا المتقاربة جيدًا والمعزولة من خياشيم G. demissa للتحقيق في أكسدة الكبريتيد وتخليق ATP. تنفس الحالة 3 ، الذي يتم تحفيزه بحد أقصى 5 ميكرومول لتر (-) (1) كبريتيد بنسبة P / O تبلغ 0.89 ونسبة تحكم في التنفس (RCR) تبلغ 1.40 ، ظل مقاومًا للكبريتيد بتركيزات أعلى باستثناء وجود حمض الساليسيل هيدروكساميك (شام) ، مثبط لأكسيدازات بديلة. كان إنتاج ATP المحفز بالكبريتيد 3-5 مرات أكبر من ذلك المحفز بواسطة malate و succinate ، على التوالي ، مما يعطي نسبة ATP / كبريتيد 0.63. يشير تثبيط التنفس المحفز بالكبريتيد وإنتاج ATP بواسطة مثبطات المركب III myxothiazol و antimycin A ، على التوالي ، إلى أن الإلكترونات تدخل سلسلة نقل الإلكترون قبل المركب III. بالاقتران مع الأدلة الموجودة في الجسم الحي على دخول الإلكترون في السيتوكروم ج ، تشير هذه البيانات إلى أن أكثر من نوع واحد من إنزيم مؤكسد الكبريتيد قد يعمل في خياشيم G. demissa. قد يكون مسار تدفق الإلكترون الحساس لشام مكونًا حاسمًا في استراتيجية فسيولوجية لتحمل الكبريتيد. نستنتج أن G. demissa يستغل الطاقة المتاحة من بيئته المخفضة باستخدام الكبريتيد كركيزة تنفسية لإنتاج ATP الخلوي.


يحتوي نظام الطاقة الهوائية على نسبة كفاءة تبلغ 34٪ فقط في تحويل الطاقة من الأطعمة إلى طاقة قابلة للاستخدام بيولوجيًا ، ويتم إهدار 66٪ على شكل حرارة.

يمكن حساب ذلك من خلال مقارنة مقدار الطاقة الكامنة 1 مول (1 جرام من الوزن الجزيئي) من إنتاج الجلوكوز أثناء التمثيل الغذائي الهوائي (التنفس) مع مقدار الطاقة الكامنة 1 مول من الجلوكوز عندما يتأكسد بشكل صحيح.

الآن ، أثناء التمثيل الغذائي الهوائي ينتج جزيء جلوكوز واحد أ مكاسب صافية تبلغ 32 جزيء ATP وجزيء ATP واحد يحتوي على 7.3 كيلو كالوري من الطاقة الكامنة.

لذلك ، فإن إجمالي الطاقة الكامنة لـ 1 مول من الجلوكوز المحول أثناء التمثيل الغذائي الهوائي (التنفس) هو 233.6 كيلو كالوري (32 ATP × 7.3 كيلو كالوري / ATP = 233.6 كيلو كالوري). من ناحية أخرى ، عندما يتأكسد 1 مول من الجلوكوز بشكل صحيح فإنه ينتج 688 كيلو كالوري من الطاقة الكامنة (انظر الحساب أدناه).

أكسدة الجلوكوز: عندما يكون جزيء الجلوكوز (C6ح12ا6) من خلال الوسائل المؤكسدة المناسبة ثم سينتج 6 CO2 و 6 H2O و -688kcal / mol.
رد فعل مبسط: ج6ح12ا6 (عبد القدير) + 6 س2 (ز) → 6 كو2 (ز) + 6 ح2يا (ل)
ΔG = & # 8211 2880 كيلوجول لكل مول من C.6ح12ا6 / 4.184 للحصول على سعرات حرارية
ΔG = & # 8211688 سعر حراري لكل مول من C.6ح12ا6


لذلك ، يمكن حساب نسبة كفاءة التمثيل الغذائي الهوائي (التنفس) بأخذ إجمالي 233.6 كيلو كالوري من الطاقة الكامنة من الفسفرة المؤكسدة (التمثيل الغذائي الهوائي) وقسمتها على 688 كيلو كالوري من الطاقة الكامنة من أكسدة الجلوكوز المناسبة.

نسبة كفاءة التمثيل الغذائي الهوائي = (الطاقة المحتملة من الأيض الهوائي / الطاقة المحتملة للجلوكوز) × 100

= (233.6 سعرة حرارية / مول من الجلوكوز / 688 سعرة حرارية / مول جلوكوز) × 100

يمكن تحويل 34٪ من الطاقة الكامنة من أكسدة الجلوكوز المناسبة إلى طاقة قابلة للاستخدام بيولوجيًا عن طريق إعادة الفسفرة المؤكسدة (التمثيل الغذائي الهوائي).

هذا يعني أن نظام الطاقة الهوائية يمكن أن يوفر الحد الأقصى 32 ATP (94 ATP x 0.34 = 31.96 ATP) والتي يمكن استخدامها بعد ذلك للنشاط الميكانيكي (يتم فقد 66٪ كحرارة).

يصف هذا فقدان الطاقة بسبب عملية نقل الطاقة ، والتي تشير إلى القانون الثاني للديناميكا الحرارية.


أكسدة البيروفات

في الخلايا حقيقية النواة ، يتم نقل جزيئات البيروفات المنتجة في نهاية تحلل السكر إلى مصفوفة الميتوكوندريا (المنطقة الوسطى من الميتوكوندريا) (شكل 1). في مصفوفة الميتوكوندريا ، سيتحول البيروفات إلى مجموعة أسيتيل ثنائية الكربون عن طريق إزالة جزيء من ثاني أكسيد الكربون. ينتج هذا أيضًا NADH. يتم التقاط مجموعة الأسيتيل بواسطة مركب ناقل يسمى أنزيم A (CoA) ، وهو مصنوع من فيتامين B5. يسمى المركب الناتج أسيتيل CoA (الشكل 2). يمكن استخدام Acetyl CoA بعدة طرق بواسطة الخلية ، ولكن وظيفتها الرئيسية هي توصيل مجموعة الأسيتيل المشتقة من البيروفات إلى المسار التالي في هدم الجلوكوز.

الشكل 2 عند دخول مصفوفة الميتوكوندريا ، يحول مركب متعدد الإنزيمات البيروفات إلى أسيتيل CoA. في هذه العملية ، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون ويتم تكوين جزيء واحد من NADH.


مراجع:

  1. ‌ "الهوائية / اللاهوائية." www.encyclopedia.com ، 7 مارس 2020. https://www.encyclopedia.com/social-sciences/applied-and-social-sciences-magazines/aerobicanaerobic.
  2. “تحويلات الطاقة | BioNinja. " ib.bioninja.com.au. تم الوصول إليه في فبراير ، 2020. https://ib.bioninja.com.au/higher-level/topic-8-metabolism-cell/untitled/energy-conversions.html.
  3. “تحلل السكر | BioNinja. " ib.bioninja.com.au. تم الوصول إليه في فبراير 2020. https://ib.bioninja.com.au/higher-level/topic-8-metabolism-cell/untitled/glycolysis.html
  4. “ارتباط رد الفعل | BioNinja. " ib.bioninja.com.au. تم الوصول إليه في فبراير 2020. https://ib.bioninja.com.au/higher-level/topic-8-metabolism-cell/untitled/link-reaction.html#previous-photo.
  5. "دورة كريبس | BioNinja. " Bioninja.com.au ، 2020. https://ib.bioninja.com.au/higher-level/topic-8-metabolism-cell/untitled/krebs-cycle.html#previous-photo.
  6. “سلسلة نقل الإلكترون | BioNinja. " Bioninja.com.au ، 2020. https://ib.bioninja.com.au/higher-level/topic-8-metabolism-cell/untitled/electron-transport-chain.html#previous-photo.
  7. شو ، روي هوا ، هيلين بيليكانو ، يان زو ، جينيفر س.كارو ، لي فنغ ، كابيل إن بهالا ، مايكل جي كيتنغ ، وبينغ هوانغ. "تثبيط تحلل السكر في الخلايا السرطانية: استراتيجية جديدة للتغلب على مقاومة الأدوية المرتبطة بعيب الجهاز التنفسي في الميتوكوندريا ونقص الأكسجة." أبحاث السرطان 65 ، لا. 2 (15 يناير 2005): 613-621. https://cancerres.aacrjournals.org/content/65/2/613.long#abstract-1.
  8. "الآثار الجانبية للعلاج الكيميائي." Cancer.org. جمعية السرطان الأمريكية ، 2016. https://www.cancer.org/treatment/treatments-and-side-effects/treatment-types/chemotherapy/chemotherapy-side-effects.html.
  9. Zhong و Diansheng و Li Xiong و Tongrui Liu و Xiuju Liu و Xiangguo Liu و Jing Chen و Shi-Yong Sun وآخرون. "مثبط حال السكر 2-Deoxyglucose ينشط مسارات متعددة للبقاء على قيد الحياة من خلال IGF1R." مجلة الكيمياء البيولوجية 284 ، لا. 35 (28 أغسطس 2009): 23225-23233. https://doi.org/10.1074/jbc.M109.005280.
  10. Čuperlović-Culf ، ميروسلافا. "2 & # 8211 علم الأحياء - النمط الظاهري الأيضي للسرطان." ScienceDirect. Woodhead Publishing ، 1 يناير 2013. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781907568848500020.
  11. ‌H Pelicano و D S Martin و RH Xu و P Huang. "تثبيط تحلل السكر للعلاج المضاد للسرطان." Oncogene 25 ، لا. 34 (7 أغسطس 2006): 4633-46. https://doi.org/10.1038/sj.onc.1209597.

تم إنشاء كل من الشكل 1 والشكل 2 باستخدام "Molview":

بيرجويرف ، هيرمان. MolView ، 2014. http://molview.org/؟cid=39562.


شاهد الفيديو: تركيب ATP + آلية ضبط التنفس (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Rodney

    إنه لأمر مؤسف أنني لا أستطيع التحدث الآن - لا بد لي من المغادرة. لكنني سأعود - سأكتب بالتأكيد ما أفكر فيه في هذه المسألة.

  2. Hartwood

    الفكرة كرمت

  3. Joash

    أهنئ ، لقد زارتك بفكر ممتاز

  4. Gusida

    أعتقد أنه خطأ. دعونا نحاول مناقشة هذا. اكتب لي في PM.

  5. Faebar

    أنا أكره القراءة



اكتب رسالة