Biochemia - Łańcuch oddechowy i cykl Krebsa

Reakcje chemiczne, w których następuje przeniesienie elektronów pomiędzy reagentami.

Substancja, która przyjmuje elektrony (ulega redukcji).

Substancja, która oddaje elektrony (ulega utlenieniu).

Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy, przenośnik elektronów w oddychaniu komórkowym. Przyjmuje elektrony i ulega redukcji do NADH + H+.

Dinukleotyd flawinoadeninowy, przenośnik elektronów w oddychaniu komórkowym. Przyjmuje elektrony i ulega redukcji do FADH2.

Zredukowane przenośniki elektronów (np. NADH + H+ i FADH2) magazynują energię, która może zostać wykorzystana do syntezy ATP.

Pozytywny stopień utlenienia atomu, jonu lub cząsteczki.

Proces rozkładu glukozy do CO2, w którym energia jest uwalniana i wykorzystywana do syntezy ATP.

Proces przekształcania octanu w acetylo-CoA, kluczowy dla połączenia glikolizy z cyklem Krebsa. W reakcji uczestniczy koenzym A.

Cykl Krebsa, znany również jako cykl kwasu cytrynowego lub cykl kwasów trikarboksylowych, odgrywa kluczową rolę w tlenowym oddychaniu komórkowym.

W cyklu Krebsa zachodzi utlenianie acetylo-CoA, z towarzyszącym uwalnianiem CO2.

Cykl Krebsa wytwarza ATP poprzez fosforylację substratową i redukowane przenośniki elektronów (NADH + H+ i FADH2), które są wykorzystywane w łańcuchu oddechowym do produkcji ATP.

Cykl Krebsa składa się z ośmiu etapów, każdy katalizowany przez określony enzym.

Proces aktywacji glukozy, który rozpoczyna glikolizę. Polega na dodaniu grupy fosforanowej do glukozy, co zwiększa jej reaktywność w kolejnych etapach.

Przemiana glukozo-6-fosforanu do fruktozo-6-fosforanu. Zmienia ułożenie atomów węgla, przygotowując cząsteczkę do dalszych etapów glikolizy.

Dodanie drugiej grupy fosforanowej do fruktozo-6-fosforanu, co tworzy fruktozo-1,6-bisfosforan. Ta fosforylacja jest kluczowa, ponieważ tworzy niestabilny związek, który łatwo się rozpada.

Rozpad fruktozo-1,6-bisfosforanu na dwie trójwęglowe cząsteczki: aldehyd 3-fosfoglicerynowy i fosfodihydroksyaceton. To kluczowy etap glikolizy, który zwiększa liczbę cząsteczek, które mogą przejść dalsze przemiany.

Przemiana aldehydu 3-fosfoglicerynowego do 1,3-bisfosfoglicerynianu. W tej reakcji wykorzystywany jest NAD+, który zostaje zredukowany do NADH + H+. Reakcja jest silnie egzoergiczna i sprzężona z przyłączeniem fosforanu.

Przeniesienie grupy fosforanowej z 1,3-bisfosfoglicerynianu na ADP, tworząc ATP. Jest to przykład fosforylacji substratowej - synteza ATP poprzez przekazanie reszty fosforanowej z ufosforylowanego substratu na ADP.

Przemiana 3-fosfoglicerynianu do 2-fosfoglicerynianu. Grupa fosforanowa jest przenoszona z trzeciego atomu węgla na drugi atom węgla w cząsteczce.

Przemiana 2-fosfoglicerynianu do fosfoenolopirogronianu (PEP). Odwodnienie 2-fosfoglicerynianu prowadzi do powstania fosfoenolopirogronianu, który jest bardziej niestabilny i ma wyższą energię.

Cząsteczki NADH + H+ i FADH₂ powstające w procesach metabolicznych (glikoliza, cykl Krebsa) dostarczają elektrony do łańcucha oddechowego.

Kompleksy białkowe w łańcuchu oddechowym ułożone są według wzrastającego potencjału oksydoredukcyjnego, oddając elektrony na coraz bardziej elektroujemne cząsteczki.

FADH₂ przekazuje swoje elektrony do kompleksu II, pomijając kompleks I, co skutkuje mniejszą liczbą protonów przepompowywanych do przestrzeni międzybłonowej.

Energia uwolniona podczas transportu elektronów przez kompleksy białkowe wykorzystywana jest do przepompowywania protonów (H⁺) z matrix mitochondrialnego do przestrzeni międzybłonowej.

Podczas transportu elektronów przez łańcuch oddechowy przenośniki ulegają redukcji, pobierając elektrony lub utlenieniu, oddając elektrony.

Kompleks białek z nośnikami elektronów, który odbiera elektrony od cząsteczek NADH + H+ i przenosi je na ubichinon (koenzym Q). Przenosi również protony do przestrzeni międzybłonowej.

Kompleks białek z nośnikami elektronów, który odbiera elektrony od cząsteczek FADH2 i przenosi je na ubichinon (koenzym Q). Nie przenosi protonów.

Kompleks białek z nośnikami elektronów, który przenosi elektrony na cytochrom c i pompuje protony do przestrzeni międzybłonowej.

Kompleks białek z nośnikami elektronów, który przenosi elektrony na tlen (O2) - ostateczny akceptor elektronów. Redukcja tlenu prowadzi do powstania wody.

Mała, hydrofobowa cząsteczka, która przemieszcza się w błonie mitochondrialnej i przenosi elektrony pomiędzy kompleksami łańcucha oddechowego. Nazywana także ubichinonem.

Białko zlokalizowane w błonie mitochondrialnej, które przenosi elektrony pomiędzy kompleksami III i IV łańcucha oddechowego. Zawiera grupę hemową z atomem żelaza.

Woda powstająca z redukcji tlenu w kompleksie IV łańcucha oddechowego.

Białka zlokalizowane w błonie mitochondrialnej, które uczestniczą w przenoszeniu elektronów w łańcuchu oddechowym. Zawierają grupę hemową z atomem żelaza.

Wewnętrzna błona mitochondrialna oddziela macierz mitochondrialną od przestrzeni międzybłonowej. Gradient ten powstaje, gdy kompleksy I, III i IV łańcucha oddechowego pompują protony (H+) z macierzy do przestrzeni międzybłonowej.

Siła protonomotoryczna to energia potencjalna przechowywana w gradiencie protonowym. Jest napędzana przez różnicę stężeń protonów (H+) i potencjału elektrochemicznego po obu stronach wewnętrznej błony mitochondrialnej.

Syntaza ATP to enzym odpowiedzialny za syntezę ATP z ADP i fosforanu nieorganicznego. Znajduje się w wewnętrznej błonie mitochondrialnej.

Proces syntezy ATP przy udziale energii zmagazynowanej w postaci gradientu jonów wodorowych w poprzek błony. Energia gradientu protonowego jest wykorzystywana do napędzania enzymu syntazy ATP, który syntetyzuje ATP.

Wewnętrzna błona mitochondrialna jest nieprzepuszczalna dla jonów, więc dyfuzja protonów z przestrzeni międzybłonowej do matriks mitochondrialnego zachodzi przez kanał w syntazie ATP. Przepływ protonów przez kanał enzymu syntazy ATP jest napędzany gradientem stężeń, jest egzoergiczny i dostarcza energii do fosforylacji ADP do ATP.

Energia zmagazynowana w postaci gradientu protonowego jest przekształcana w energię chemiczną ATP.

Wewnętrzna błona mitochondrialna oddziela macierz mitochondrialną od przestrzeni międzybłonowej. Gradient ten powstaje, gdy kompleksy I, III i IV łańcucha oddechowego pompują protony (H+) z macierzy do przestrzeni międzybłonowej.

Przepływ protonów przez błonę mitochondrialną jest napędzany siłą protonomotoryczną. Energia ta jest wykorzystywana przez syntazę ATP do syntezy ATP.