Informație

Pot plantele să producă încă două molecule de ATP din glicoliză?


Deoarece 2 ATP sunt folosite pentru a converti glucoza în gliceraldehidă 3-fosfat în glicoliză, plantele pot ocoli această etapă a investiției în ATP deoarece produc gliceraldehidă 3-fosfat direct din ciclul Calvin?

Dacă da, care ar fi randamentul final al ATP.

Dacă nu, de ce nu?


  • Plantele produc ATP în „reacția ușoară” a fotosintezei.

  • Scopul ciclului Calvin („reacțiile întunecate”) este de a produce glucoză, pentru care aceasta utilizări unele din acestea ATP pentru a furniza energia pentru a crea legături carbon-carbon.

  • Glicolyis în plante funcții pentru produc ATP din carbohidrați de rezervă etc. atunci când ATP nu este disponibil din fotosinteză sau în țesuturi, care nu au suficient ATP din fotosinteză.

Deci această întrebare nu are sens fiziologic †, deoarece se bazează pe o neînțelegere a scopurilor diferitelor reacții metabolice la plante. Răspunsul nu este că nu se poate întâmpla, ci că nu s-ar întâmpla - ar intra în funcțiune mecanismele de reglementare care împiedică ciclarea inutilă a căilor.

† Este analog cu a spune că ficatul poate efectua gluconeogeneză și, astfel, poate produce gliceraldehidă 3-fosfat. Deci, ficatul poate ocoli acest pas ...


Respirația în plante: Respirația celulară, glicoliza, fermentarea și soarta acidului piruvic în respirația aerobă (pentru CBSE, ICSE, IAS, NET, NRA 2022)

Materialul Doorsteptutor pentru KVPY / Stream-SA Biology este pregătit de experți de top din lume: întrebări complet rezolvate, cu explicații pas cu pas - practicați-vă drumul spre succes.

Respirația celulară este defalcarea enzimatică a glucozei (C6H12O6) în prezența oxigenului (cum ar fi glucoza, aminoacizii și acizii grași) pentru a produce CO2, apă și energie celulară (ATP). Apare în interiorul celulelor și țesuturilor.


Randament ATP

Într-o celulă eucariotă, procesul respirației celulare poate metaboliza o moleculă de glucoză în 30 până la 32 ATP. Procesul de glicoliză produce doar două ATP, în timp ce restul sunt produse în timpul lanțului de transport al electronilor. În mod evident, lanțul de transport al electronilor este mult mai eficient, dar poate fi realizat numai în prezența oxigenului.

Figura: Respirația celulară într-o celulă eucariotă: Glicoliza din partea stângă a acestei ilustrații poate produce 2 molecule ATP, în timp ce porțiunea lanțului de transport al electronilor din dreapta sus va produce restul de 30-32 molecule ATP sub prezența oxigenului.

Numărul de molecule ATP generate prin catabolismul glucozei poate varia substanțial. De exemplu, numărul de ioni de hidrogen pe care complexul lanțului de transport al electronilor îl poate pompa prin membrană variază între specii. O altă sursă de varianță apare în timpul transferului de electroni peste membranele mitocondriilor. NADH generat din glicoliză nu poate intra cu ușurință în mitocondrii. Astfel, electronii sunt preluați în interiorul mitocondriilor fie de NAD +, fie de FAD +. Aceste molecule FAD + pot transporta mai puțini ioni, prin urmare, mai puține molecule ATP sunt generate atunci când FAD + acționează ca purtător. NAD + este utilizat ca transportor de electroni în ficat, iar FAD + acționează în creier.

Figura: Adenozin trifosfat: ATP este principala sursă de energie în multe organisme vii.

Un alt factor care afectează randamentul moleculelor de ATP generate din glucoză este faptul că compușii intermediari din aceste căi sunt folosiți în alte scopuri. Catabolismul glucozei se conectează cu căile care construiesc sau descompun toți ceilalți compuși biochimici din celule, dar rezultatul nu este întotdeauna ideal. De exemplu, alte zaharuri decât glucoza sunt introduse în calea glicolitică pentru extragerea energiei. Mai mult, zaharurile cu cinci atomi de carbon care formează acizi nucleici sunt obținute din intermediari în glicoliză. Anumiți aminoacizi neesențiali pot fi obținuți atât din intermediari ai glicolizei, cât și din ciclul acidului citric. Lipidele, cum ar fi colesterolul și trigliceridele, sunt, de asemenea, fabricate din intermediari în aceste căi și atât aminoacizii, cât și trigliceridele sunt defalcate pentru energie prin aceste căi. În general, în sistemele vii, aceste căi ale catabolismului glucozei extrag aproximativ 34% din energia conținută de glucoză.


Reclamație DMCA

Dacă credeți că conținutul disponibil prin intermediul site-ului web (așa cum este definit în Termenii și condițiile noastre) încalcă unul sau mai multe drepturi de autor, vă rugăm să ne anunțați furnizând o notificare scrisă („Notificare de încălcare”) care conține informațiile descrise mai jos către persoana desemnată agent listat mai jos. Dacă Tutorii Varsity iau măsuri ca răspuns la o Notificare privind încălcarea dreptului, va face o încercare de bună credință de a contacta partea care a pus la dispoziție un astfel de conținut prin intermediul celei mai recente adrese de e-mail, dacă este cazul, furnizată de către o astfel de parte Tutorilor Varsity.

Notificarea dvs. de încălcare poate fi transmisă părții care a pus la dispoziție conținutul sau unor terțe părți, cum ar fi ChillingEffects.org.

Vă rugăm să rețineți că veți fi răspunzător pentru daune (inclusiv costurile și onorariile avocaților) dacă declarați în mod eronat că un produs sau activitate vă încalcă drepturile de autor. Astfel, dacă nu sunteți sigur că conținutul localizat sau legat de site-ul web vă încalcă drepturile de autor, ar trebui să luați în considerare mai întâi contactarea unui avocat.

Urmați acești pași pentru a depune o notificare:

Trebuie să includeți următoarele:

O semnătură fizică sau electronică a proprietarului dreptului de autor sau a unei persoane autorizate să acționeze în numele său. detalii pentru a permite Tutorilor Varsity să găsească și să identifice în mod pozitiv acel conținut, de exemplu, avem nevoie de un link către întrebarea specifică (nu doar numele întrebării) care conține conținutul și o descriere a porțiunii specifice a întrebării - o imagine, o link, text, etc - reclamația dvs. se referă la numele dvs., adresa, numărul de telefon și adresa de e-mail și o declarație a dvs.: (a) că credeți cu bună credință că utilizarea conținutului despre care pretindeți că vă încalcă drepturile de autor este neautorizat prin lege sau de către proprietarul drepturilor de autor sau agentul respectivului proprietar (b) că toate informațiile conținute în notificarea dvs. privind încălcarea dreptului sunt corecte și (c) sub pedeapsa mărturiei mincinoase, că sunteți fie proprietarul drepturilor de autor sau o persoană autorizată să acționeze în numele lor.

Trimiteți reclamația agentului nostru desemnat la:

Charles Cohn Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
Louis, MO 63105


Respirația și forța motivă a protonului

Respirația este una dintre modalitățile cheie prin care o celulă câștigă energie utilă pentru a alimenta activitatea celulară.

Obiective de invatare

Descrieți rolul forței motrice a protonului în respirație

Chei de luat masa

Puncte cheie

  • Reacțiile implicate în respirație sunt reacții catabolice, care separă moleculele mari în altele mai mici, eliberând energie în acest proces pe măsură ce rup legăturile de mare energie.
  • Respirația aerobă necesită oxigen pentru a genera energie (ATP).
  • Metabolismul aerob este de până la 15 ori mai eficient decât metabolismul anaerob (care produce două molecule ATP pe o moleculă de glucoză).
  • Cu ajutorul enzimei solare-antrenată bacteriorodopsina, unele bacterii produc gradienți de protoni prin pomparea protonilor din mediul înconjurător.

Termeni cheie

  • exoterm: eliberarea de energie sub formă de căldură
  • redox: un proces reversibil în care o reacție este o oxidare și invers este o reducere

Respirație celulară

Respirația celulară este un set de reacții metabolice și procese care au loc în celulele organismelor pentru a converti energia biochimică din nutrienți în adenozin trifosfat (ATP). Reacțiile implicate în această respirație sunt considerate a fi reacții catabolice care eliberează energie, deoarece moleculele mai mari sunt descompuse în altele mai mici și legăturile cu energie mare sunt rupte. Respirația este una dintre modalitățile cheie prin care o celulă câștigă energie utilă pentru a alimenta activitatea celulară.

Prezentare generală a respirației celulare: O diagramă a respirației celulare, incluzând glicoliza, ciclul Krebs (ciclul AKA al acidului citric) și lanțul de transport al electronilor.

Din punct de vedere chimic, respirația celulară este considerată o reacție redox exotermă. Reacția generală este împărțită în multe mai mici atunci când are loc în organism. Majoritatea acestor reacții mai mici sunt reacții redox. Deși din punct de vedere tehnic, respirația celulară este o reacție de ardere, nu seamănă cu una atunci când are loc într-o celulă vie. Acest lucru se datorează faptului că apare în mai mulți pași separați. În timp ce reacția generală este o reacție de ardere, nici o reacție unică care o cuprinde nu este o reacție de ardere.

Reacții aerobe și anaerobe

Reacțiile aerobe necesită oxigen pentru generarea de ATP. Deși carbohidrații, grăsimile și proteinele pot fi utilizate ca reactanți, metoda preferată este procesul de glicoliză. În timpul glicolizei, piruvatul se formează din metabolismul glucozei. În condiții aerobe, piruvatul intră în mitocondrie pentru a fi complet oxidat de ciclul Krebs. Produsele ciclului Krebs includ energie sub formă de ATP (prin fosforilare la nivel de substrat), NADH și FADH2.

Reacția simplificată este următoarea:

Un ΔG negativ indică faptul că reacția poate apărea spontan.

Metabolismul aerob este de până la 15 ori mai eficient decât metabolismul anaerob, care produce două molecule ATP pe o moleculă de glucoză. Ambele tipuri de metabolism împart calea inițială a glicolizei, dar metabolismul aerob continuă cu ciclul Krebs și fosforilarea oxidativă. În celulele eucariote, reacțiile postglicolitice au loc în mitocondrii, în timp ce în celulele procariote, aceste reacții au loc în citoplasmă.

Oamenii folosesc procariote: Aceasta este o imagine microscopică a Bacillus subtilis (ATCC 6633), cu o colorare în gram de mărire: 1.000. Structurile ovale, nepătate, sunt spori.

Glicoliza

Glicoliza are loc în citosol, nu necesită oxigen și, prin urmare, poate funcționa în condiții anaerobe. Procesul transformă o moleculă de glucoză în două molecule de piruvat, generând energie sub forma a două molecule nete de ATP. Patru molecule de ATP pe glucoză sunt de fapt produse, dar două dintre acestea sunt consumate ca parte a fazei pregătitoare. Fosforilarea inițială a glucozei este necesară pentru a destabiliza molecula pentru scindare în doi piruvat. În timpul fazei de plată a glicolizei, patru grupe fosfat sunt transferate la ADP prin fosforilare la nivel de substrat pentru a produce patru ATP, iar două NADH sunt produse atunci când piruvatul este oxidat. Reacția generală poate fi exprimată astfel:

Glucoza + 2 NAD + + 2 Peu + 2 ADP → 2 piruvat + 2 NADH + 2 ATP + 2 H + + 2 H2O + căldură

Începând cu glucoza, un ATP este utilizat pentru a dona un fosfat la glucoză pentru a produce glucoză 6-fosfat. Cu ajutorul glicogen fosforilazei, glicogenul se poate transforma și în glucoză 6-fosfat. În timpul metabolismului energetic, glucoza 6-fosfat se transformă în fructoză 6-fosfat. Cu ajutorul fosfofructokinazei, se poate utiliza un ATP suplimentar pentru a transforma fosforilat fructoză 6-fosfat în fructoză 1, 6-difosfat. Fructoza 1, 6-difosfat se împarte apoi în două molecule fosforilate cu trei lanțuri de carbon care ulterior se degradează în piruvat.

Realizarea gradienților de protoni

Unele arhee, cele mai notabile fiind halobacteriile, produc gradienți de protoni prin pomparea protonilor din mediu. Ei sunt capabili să facă acest lucru cu ajutorul enzimei solare acționate de bacteriorodopsină, care este utilizată pentru a conduce enzima motorului molecular ATP sintază pentru a face modificările conformaționale necesare pentru a sintetiza ATP. Rularea ATP sintază în sens invers, gradienții de protoni sunt de asemenea realizați de bacterii și sunt folosiți pentru a conduce flagelii. F1FO ATP sintaza este o enzimă reversibilă. Cantități suficient de mari de ATP determină crearea unui gradient de proton transmembranar. Aceasta este utilizată de bacteriile fermentatoare, care nu au un lanț de transport al electronilor și care hidrolizează ATP pentru a face un gradient de protoni. Bacteriile folosesc acești gradienți pentru flageli și pentru transportul nutrienților în celulă. În bacteriile care respiră în condiții fiziologice, ATP sintaza, în general, rulează în direcția opusă. Acest lucru creează ATP în timp ce folosește forța motrice a protonului creată de lanțul de transport al electronilor ca sursă de energie. Procesul general de creare a energiei în acest mod se numește fosforilare oxidativă.


Reclamație DMCA

Dacă credeți că conținutul disponibil prin intermediul site-ului web (așa cum este definit în Termenii și condițiile noastre) încalcă unul sau mai multe drepturi de autor, vă rugăm să ne anunțați furnizând o notificare scrisă („Notificare de încălcare”) care conține informațiile descrise mai jos către persoana desemnată agent listat mai jos. Dacă Tutorii Varsity iau măsuri ca răspuns la o Notificare privind încălcarea dreptului, va face o încercare de bună credință de a contacta partea care a pus la dispoziție un astfel de conținut prin intermediul celei mai recente adrese de e-mail, dacă este cazul, furnizată de către o astfel de parte Tutorilor Varsity.

Notificarea dvs. de încălcare poate fi transmisă părții care a pus la dispoziție conținutul sau unor terțe părți, cum ar fi ChillingEffects.org.

Vă rugăm să rețineți că veți fi răspunzător pentru daune (inclusiv costurile și onorariile avocaților) dacă declarați în mod eronat că un produs sau activitate vă încalcă drepturile de autor. Astfel, dacă nu sunteți sigur că conținutul localizat sau legat de site-ul web vă încalcă drepturile de autor, ar trebui să luați în considerare mai întâi contactarea unui avocat.

Urmați acești pași pentru a depune o notificare:

Trebuie să includeți următoarele:

O semnătură fizică sau electronică a proprietarului dreptului de autor sau a unei persoane autorizate să acționeze în numele său. detalii pentru a permite Tutorilor Varsity să găsească și să identifice în mod pozitiv acel conținut, de exemplu, avem nevoie de un link către întrebarea specifică (nu doar numele întrebării) care conține conținutul și o descriere a porțiunii specifice a întrebării - o imagine, o link, text, etc - reclamația dvs. se referă la numele dvs., adresa, numărul de telefon și adresa de e-mail și o declarație a dvs.: (a) că credeți cu bună credință că utilizarea conținutului despre care pretindeți că vă încalcă drepturile de autor este neautorizat prin lege sau de către proprietarul drepturilor de autor sau agentul respectivului proprietar (b) că toate informațiile conținute în notificarea dvs. privind încălcarea dreptului sunt corecte și (c) sub pedeapsa mărturiei mincinoase, că sunteți fie proprietarul drepturilor de autor sau o persoană autorizată să acționeze în numele lor.

Trimiteți reclamația agentului nostru desemnat la:

Charles Cohn Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
Louis, MO 63105


Producerea de ATP în respirație

Rezumatul respirației pentru a vedea cât de mult ATP se face din fiecare moleculă de glucoză. ATP se face în două moduri diferite:

  • Unele molecule de ATP sunt produse direct de enzime în glicoliză sau ciclul Krebs. Aceasta se numește fosforilare la nivel de substrat (deoarece ADP este fosforilat pentru a forma ATP).
  • Majoritatea moleculelor ATP sunt produse de enzima ATP sintază din lanțul respirator. Deoarece acest lucru necesită oxigen, se numește fosforilare oxidativă. Oamenii de știință nu știu încă exact câte protoni sunt pompați în lanțul respirator, dar estimările actuale sunt: ​​10 protoni pompați de NADH 6 de FADH și 4 protoni necesari ATP sintazei pentru a face o moleculă ATP. Aceasta înseamnă că fiecare NADH poate produce 2,5 ATP (10/4) și fiecare FADH poate produce 1,5 ATP (6/4).

Două molecule de ATP sunt utilizate la începutul glicolizei pentru fosforilarea glucozei, iar acestea trebuie scăzute din total.

Tabelul de mai jos este un „cont ATP” pentru respirația aerobă și arată că sunt fabricate 32 de molecule de ATP pentru fiecare moleculă de glucoză utilizată în respirația aerobă. Acesta este randamentul maxim posibil, de multe ori se realizează mai puțin ATP, în funcție de circumstanțe. Respirația anaerobă produce cele 2 molecule de ATP doar din primele două rânduri.

Alte substanțe pot fi, de asemenea, utilizate pentru a produce ATP. Glicogenul este desigur principala sursă de glucoză la om.

Trigliceridele sunt descompuse în acizi grași și glicerol, ambii intrând în ciclul Krebs. O moleculă tipică de trigliceridă ar putea produce 50 de molecule de acetil CoA, producând 500 de molecule de ATP. Grăsimile sunt astfel un stoc foarte bun de energie, producând 2,5 ori mai mult ATP per g masă uscată decât carbohidrații. Proteinele nu sunt utilizate în mod normal pentru a produce ATP, dar în timpul foametei pot fi descompuse și utilizate în respirație.

Mai întâi, acestea sunt descompuse în aminoacizi, care sunt transformați în piruvat și metaboliți ai ciclului Krebs și apoi folosiți pentru a produce ATP.


Ciclul de respirație și fotosinteză Ciclu de biologie Eseu

Conform postului programului și al instructorilor, sarcina săptămânii 3 este de a descrie etapele respirației celulare și fotosinteza și interacțiunea și interdependența acestora, inclusiv materii prime, produse și cantitatea de ATP sau glucoză produsă în timpul fiecărei faze. Acest lucru se leagă de organite specifice din celula eucariotă și explică nu numai importanța, ci și semnificația acestor procese și interacțiunea lor ciclică cu evoluția și diversitatea vieții.

Respirația celulară și fotosinteza sunt cele două procese principale desfășurate de majoritatea organismelor vii pentru a obține energia funcțională din natură. În timp ce fotosinteza este realizată de majoritatea plantelor care își pot produce propria hrană, majoritatea animalelor își ating necesitățile energetice prin respirația celulară. Reacțiile dependente de lumină și Reacțiile independente de lumină sau Ciclul Calvin sunt etapele reacțiilor chimice în timpul procesului de fotosinteză.

În timpul reacției la lumină, energia solară este transformată în energie chimică. A doua etapă este atunci când sinteza (ciclul Calvin) folosește energia din reacția luminii și schimbă CO2 preluat din atmosferă în zahăr. Ciclul Calvin folosește ATP și NADPH pentru a transforma trei molecule de CO2 într-o moleculă de zahăr cu 3 carbon. Planta poate folosi apoi acest zahăr mic pentru a produce zaharuri mai mari, cum ar fi glucoza și mulți alți compuși organici. Rolul principal al reacțiilor ușoare este de a completa stroma cu ATP și NADPH (un acceptor de electroni, care furnizează putere de reducere) necesare ciclului Calvin. În timpul acestui proces, O2 este eliberat ca un produs secundar și apa este împărțită. Mai mult, în timpul procesului de fotofosforilare, reacția luminii produce ATP prin intermediul chimiosmozei. Energia chimică este convertită prin inițierea energiei luminoase, formând doi compuși ATP și NADPH.

Potrivit lui Simon, Reece și Dickey (2013), Melvin Calvin, care, împreună cu colegii săi, s-a chinuit cu mulți pași în anii 1940, astfel a fost numit ciclul Calvin. Începutul ciclului a început cu amalgamarea CO2 în molecule organice. Acest proces de fixare a carbonului implică reducerea, inclusiv electronii furnizați de NADPH.

Deoarece „quot ATP din reacțiile la lumină influențează părți ale ciclului Calvin, ciclul Calvin este cel care creează zahăr, cu ajutorul ATP și NADPH din reacția la lumină” (The Calvin cycle The Nonlight Requiring Reaction, 2013). Fazele metabolice ale ciclului Calvin sunt uneori denumite reacții independente de lumină, deoarece niciunul dintre pași nu are nevoie de lumină direct.

Materiile prime pentru căile anabolice și combustibilul pentru respirație sunt furnizate atunci când carbohidrații iau formă de zaharoză zaharoză călătorind prin vene către celule non-fotosintetice (Simon, Reece și amp Dickey, 2013) și formarea celulozei polizaharidice extracelulare. Celuloza este cea mai abundentă moleculă organică și poate planeta, precum și ingredientul principal al pereților celulari din plante.

Ceea ce face fotosinteza importantă este atunci când energia care intră în cloroplaste în timp ce lumina solară devine stocată ca energie chimică din combinațiile pe bază de carbon. Acest zahăr produs în cloroplaste oferă plantelor energie chimică și cadre de carbon pentru a produce toate moleculele organice majore ale celulelor. Fotosinteza produce peste 500 de miliarde de tone metrice de carbohidrați și este cea mai importantă metodă de pe pământ. De asemenea, este responsabil și pentru apariția oxigenului în atmosfera noastră.

Respirația celulară este procesul prin care energia chimică a moleculelor „alimentare” este eliberată și luată parțial în metoda ATP (BioCoach Activity, 2013). Glucoza care este zahăr este necesară pentru a energiza acest proces și este fie aerobă (există oxigen), fie anaerobă (lipsește oxigenul). În timpul studiilor săptămânale, am aflat că respirația celulară coterobă are loc de obicei în celulele eucariote și procesele implicate au loc în structuri mici din interiorul celulei cunoscute sub denumirea de mitocondrii (Simon, Reece și amp Dickey, 2013). Acest tip de respirație permite realizarea unei metode de energie biochimică numită adenozin trifosfat (ATP).

Glicoliza, care este etapa inițială, începe în citoplasma celulară, o substanță de gel umplută în celule care se află organele, în afara mitocondriului și înainte de respirația celulară aerobă. Celulele existente obțin produse de molecule de zahăr și efectuează respirație celulară pentru a crea molecule de ATP. Mai mulți folosesc oxigen, iar alții nu. Aceste procese implică un set de reacții chimice de transformat

Există două etape implicate în timpul procesului de descompunere a moleculelor de glucoză respirație aerobă și glicoliză. Aproximativ jumătate din materialele organice sunt consumate ca energie pentru respirația celulară în mitocondriile plantelor. Potrivit lui Simon, Reece, & amp Dickey (2013), "Respirația celulară începe în stadiul glicolizei din citoplasma celulelor și produce 2 molecule pe bază de carbon numite piruvat și 2 molecule de ATP" (Simon, Reece și amp Dickey, 2013). În această etapă, nu există nici o implicare a oxigenului.

Glicoliza necesită o investiție inițială de 2 molecule de ATP. Aceasta se numește fosforilare. Adăugarea fosfaților terminali a 2 molecule ATP destabilizează glucoza și face disponibilă energia blocată în legăturile sale.

Două analogii care îmi vin în minte aici aprind o lumânare înainte ca aceasta să poată emite căldură și lumină sau să pornească o motocicletă alimentată cu benzină. Liza este următorul pas. Zaharul fosforilat cu șase carbonuri este divizat de enzime în două trei molecule de carbon de PGAL. Fiecare PGAL este apoi oxidat simultan la PGA.

Oxidarea în acest caz este eliminarea hidrogenului. Un ion hidrogen este îndepărtat și adăugat la purtătorul de ioni NAD + pentru a forma două molecule de NADH. Aici se eliberează suficientă energie pentru a genera un ATP din fiecare oxidare PGAL. În cele din urmă, fiecare PGA este transformat în acid piruvic. Aceasta implică defosforilarea. Fiecare PGA își donează fosfatul unui ADP pentru a genera ATP utilizabil. Câștigul net de energie este de 2 ATP. Un total de 4 ATP sunt generate, dar 2 ATP au fost dotate la început.

Procesul de respirație aerobă are loc în configurații specifice în interiorul mitocondriilor și utilizează produsele glicolizei pentru a descărca energie, împreună cu CO2 și apă ca rezultat secundar al reacției. Această energie liberă este păstrată în metoda moleculelor de ATP. De obicei, se creează un total de 38 de molecule de ATP.

Reacția de legătură este prima etapă a respirației aerobe. Acest lucru apare în mitocondrii la eucariote. Reacția de legătură este releu între glicoliză și o serie de reacții care implică un randament ridicat de ATP numit ciclul Krebs. Reacția de legătură începe cu decarboxilarea piruvatului. Se elimină o moleculă de CO2. Produsul format este o grupare acetil cu doi carboni care reacționează cu coenzima A (Merită menționat faptul că acesta este un derivat al vitaminei B5, cisteinei și ATP.) Pentru a forma acetil Co-A.

Procesul de decarboxilare implică și oxidarea. Un ion hidrogen este îndepărtat, ca în glicoliză, pentru a forma NADH / H +. În metabolismul lipidelor, oxidarea lanțurilor de acizi grași are ca rezultat și formarea a două fragmente de atom de carbon (acetil) care apoi trec prin ciclul Krebs. Un lanț de acizi grași poate produce mai multe grupări acetil 2C. Acesta este motivul pentru care grăsimile pot produce cantitate dublă de energie ca carbohidrați sau proteine. Aminoacizii sunt mai întâi dezanimați, apoi intră în ciclul Krebs în funcție de diferiții lor radicali.

În aportul brut pentru ciclul Krebs se află grupa 2 acetil carbon. Bilanțul de carbon este restabilit deoarece în două etape ale ciclului se eliberează o moleculă de CO2. Ca și în glicoliză, oxidarea este o caracteristică cheie. Pe parcursul mai multor etape, ionii de hidrogen sunt îndepărtați. transportul hidrogenului de către moleculele purtătoare este cheia pentru producerea de randamente ridicate de ATP. La începutul ciclului Krebs, gruparea acetil 2C se alătură moleculei 4C rămase la sfârșitul ciclului pentru a produce acid citric 6C.

Există două rotații ale ciclului Krebs pentru fiecare intrare de glucoză 6C. Mai mult, atunci când se calculează randamentul net de ATP, trebuie luate în considerare două reacții de legătură și o glicoliză. Există un randament probabil de 38 de molecule de ATP din defalcarea unei molecule de glucoză în respirația aerobă. Pur și simplu, glucoza este o moleculă stabilă mare, cu multă energie chimică prinsă în legăturile sale. Este ușor să eliberați această energie exploziv, să zicem, prin combustie, dar asta ar deteriora celula, iar cea mai mare parte a energiei s-ar pierde ca căldură inutilă. Biochimia complexă a respirației celulare a evoluat pentru a obține într-o serie de etape controlate enzimatic, blânde, incrementale cât mai multă energie chimică posibilă pentru a produce ATP (de la ADP și P).

Energia probabilă pentru a produce ATP este posibilă de lanțul de transport al electronilor. Lanțul constă dintr-o serie scurtă de purtători de coenzimă, încorporați în tandem în crista mitocondriilor care începe cu NAD + și se termină în O2. Doar la acest capăt extrem al biochimiei complexe se folosește oxigenul pe care îl respirăm.

De fiecare dată când electronii excitați sunt îndepărtați din protonii lor asociați și trimiși pe lanț este extrasă suficientă energie potențială pentru a produce 3 molecule de ATP. În cazul FAD, al doilea purtător din lanț și la un nivel de energie ușor mai mic și puțin mai electronegativ decât NAD +, se produc doar 2 ATP.

Chimiosmoza explică cu exactitate modul în care ATP este produs din lanțul de transport al electronilor. Enzimele care controlează treptele lanțului, încorporate în membrana crista, sunt de fapt pompe de protoni. Ei folosesc energia din trecerea electronilor excitați pentru a-și schimba forma și pompează H + neîncorporat din matricea mitocondriilor care conține toate mașinile ciclului Krebs în spațiul inter-membrană. Protonii se acumulează aici și pH-ul este detectabil mai mic decât în ​​matrice.

Acumularea de protoni în spațiul inter-membranar creează un gradient de concentrație semnificativ. Moleculele purtătoare de electroni și enzimele lor de pompare a proteinelor asociate sunt cuplate cu ATP sintază în membranele interioare ale cristei mitocondriale. ATP sintază valorifică gradientul de concentrație al protonilor. Deoarece protonii accelerează de la o concentrație mare la o concentrație scăzută, prin canalele deschise ale ATP sintazei, energia lor este valorificată pentru a face ATP din ADP și P. Numai în acest moment protonii generici se reunesc cu electronii generici, transportați anterior de lanț, formează H2O respirator cu oxigen, ultimul și cel mai electronegativ dintre purtători.

Cristae sunt compartimentele interne formate de membrana interioară a mitocondriei. Acestea sunt împânzite cu proteine, inclusiv ATP sintază și o varietate de citocromi. Suprafața maximă pentru apariția reacțiilor chimice este în mitocondrie. Acest lucru permite respirația celulară (respirația aerobă, deoarece mitocondriile necesită oxigen) să apară.

Cristae măresc foarte mult suprafața pe care au loc reacțiile menționate mai sus. Dacă ar lipsi, membrana interioară ar fi redusă la o singură formă sferică și cu o suprafață de reacție mai mică disponibilă, eficiența reacției ar fi, de asemenea, redusă. Prin urmare, cristae sunt o necesitate pentru ca mitocondriile să funcționeze eficient. Fotosinteza și respirația sunt practic aceleași, dar apar invers. În cel mai simplu termen, acestea se completează reciproc în împrejurimi. În fotosinteză, dioxidul de carbon și apa produc glucoză și oxigen. Astfel, glucoza și oxigenul produc dioxid de carbon și apă prin procesul de respirație.

Fotosinteza este singura metodă importantă de stocare a energiei solare pe Pământ și nu este doar baza tuturor alimentelor noastre, ci și cele mai mari active energetice ale omului. Există indicii că fotosinteza este un proces vechi care a fost conceput nu mult după originea vieții și s-a schimbat printr-o cale multifacetică pentru a crea livrarea tipurilor de organisme fotosintetice și a metabolismelor găsite astăzi (Blankenship, 2002

Oamenii depind de plante pentru a obține oxigen, plantele produc glucoză (zahăr) care ajută la viață și creștere, precum și la eliberarea de dioxid de carbon. prin urmare, plantele au nevoie de energie sănătoasă pentru a crea glucoză pentru a crea oxigen de care depind oamenii pentru a trăi, practic, fără fotosinteză, omenirea nu ar fi existentă,

Cu peste 3 miliarde de ani în urmă, dezvoltarea fotosintezei a avut loc la nivel bacterian. În timp ce oxigenul molecular (O2) a apărut în aer, organismele care ar putea folosi O2 pentru respirație și-au început evoluția, iar respirația & quoterobică & quot devine o metodă predominantă de metabolism printre bacterii și anumite arhee. Celulele eucariote s-au dezvoltat undeva în mijlocul unu și două miliarde de ani în urmă. Celulele eucariote par să fi urcat din celulele procariote, în special din Archaea.

Cu siguranță, există numeroase comparații în biologia moleculară a arheilor și eucariotelor moderne. Cu toate acestea, originea organelor eucariote, în special a cloroplastelor și mitocondriilor, este clarificată de relațiile evolutive dintre celulele nucleate originale și anumite bacterii respiratorii și fotosintetice, care au dus la creșterea acestor organite și la detonarea conexă a multiplicităților eucariote.


Prezentare generală a respirației celulare

Figura 1. Molecule cu energie ridicată: ATP și NADH. Panoul superior ilustrează hidroliza ATP în ADP. Energia liberă standard a acestei reacții este

7,3 kcal / mol. Panoul inferior ilustrează reducerea NAD + la NADH + H +.

Toate celulele necesită o sursă de energie pentru a-și îndeplini funcțiile normale. Energia din celule este stocată de obicei sub formă de legături chimice. În următoarele câteva tutoriale veți afla despre căi metabolice (căi de reacții chimice într - o celulă), inclusiv căi catabolice, care descriu reacțiile care descompun moleculele și căi anabolice, care descriu reacțiile care construiesc molecule. Adesea căile catabolice eliberează energie atunci când legăturile chimice sunt rupte, în timp ce căile anabolice pot necesita energie pentru a forma legături chimice. În celulele vegetale, energia este derivată din lumina soarelui și utilizată în căile anabolice pentru a sintetiza zaharuri simple. Aceste zaharuri pot fi stocate și utilizate ulterior fie pe căi anabolice, fie catabolice. În celulele animale, energia este derivată din catabolismul macromoleculelor ingerate, cum ar fi amidonul și grăsimile din alte organisme (de exemplu, hamburgerul pe care l-ați luat la prânz). Macromoleculele mari sunt catabolizate în zaharuri simple și alte elemente de bază, eliberând energie pe parcurs. Această energie este capturată sub forma a două tipuri de molecule cu energie ridicată: ATP și purtători de electroni.

Acest tutorial descrie catabolismul glucozei, cel mai frecvent zahăr simplu găsit atât la animale, cât și la plante. Amintiți-vă dintr-un tutorial anterior (Proprietățile macromoleculelor II: acizi nucleici, polizaharide și lipide), glucoza se găsește atât în ​​glicogen, cât și în amidon. Catabolismul complet al glucozei în CO2 si H2O este denumit respirație celulară pentru că necesită oxigen. Reacția netă pentru respirația celulară este C6H12O6 + 6O2 - & gt 6CO2 + 6H2O + 38ATP. Catabolismul glucozei are loc printr-o serie de reacții de oxidare. Reamintim din Biologie 110 că oxidareunei molecule presupune îndepărtarea electronilor. Oxidarea moleculelor organice are loc prin îndepărtarea electronilor și a protonilor (H +). În reacțiile biologice, o reacție de oxidare este cuplată la o reducere reacție (adăugarea de electroni și protoni) astfel încât o moleculă este oxidată și cealaltă este redusă. În catabolismul glucozei, zaharurile sunt oxidate în reacții care sunt cuplate cu reducerea celui mai comun purtător de electroni, nicotinamidă adenină dinucleotidă (NAD +), (Figura 1). De exemplu, în următoarea reacție: malat + NAD + - & gt oxaloacetat + NADH + H +, malatul este oxidat și NAD- & gtis redus. Respirația celulară are loc în trepte, producând inițial multe molecule de purtători de electroni reduși (NADH și FADH2). Acești purtători de electroni reduși vor fi în cele din urmă oxidați în mitocondrii într-un proces care este legat de sinteza ATP. Doar în această etapă finală se folosește de fapt oxigenul. Purtătorii de electroni reduși își donează electronii către un lanț de transport de electroni și, în cele din urmă, oxigenul este redus pentru a produce apă. Această etapă finală a respirației celulare produce cea mai mare cantitate de energie, sub formă de ATP.

Există patru etape distincte ale respirației celulare: glicoliză, oxidarea glucozei la zahărul cu trei carbon piruvat oxidarea piruvatului, oxidarea piruvatului la acetil coenzima A (acetil CoA) the ciclul acidului citric(denumit și ciclul Kreb sau ciclul TCA), oxidarea completă a acetilului CoA și, în cele din urmă, oxidarea purtătorilor de electroni reduși legați de sinteza ATP. Primele trei etape (glicoliză, oxidare piruvat și ciclul acidului citric) vor fi descrise în acest tutorial. În plus, vom lua în considerare procesul de fermentare, care are loc în absența oxigenului, prin care piruvatul este redus și se generează o varietate de subproduse. Pasul final al respirației celulare, oxidarea purtătorilor de electroni legați de sinteza ATP, va fi acoperit în următorul tutorial.


7.2 Glicoliză

Până la sfârșitul acestei secțiuni, veți putea face următoarele:

  • Descrieți rezultatul general în termeni de molecule produse în timpul descompunerii chimice a glucozei prin glicoliză
  • Comparați rezultatul glicolizei în termeni de molecule ATP și molecule NADH produse

După cum ați citit, aproape toată energia utilizată de celulele vii vine în legăturile glucozei din zahăr. Glicoliza este primul pas în descompunerea glucozei pentru extragerea energiei pentru metabolismul celular. De fapt, aproape toate organismele vii efectuează glicoliza ca parte a metabolismului lor. Procesul nu utilizează oxigen direct și, prin urmare, este denumit anaerob. Glicoliza are loc în citoplasma celulelor procariote și eucariote. Glucoza intră în celulele heterotrofe în două moduri. O metodă este prin transportul activ secundar în care transportul are loc împotriva gradientului de concentrație de glucoză. Celălalt mecanism folosește un grup de proteine ​​integrale numite proteine ​​GLUT, cunoscute și sub numele de proteine ​​transportoare de glucoză. Acești transportatori ajută la difuzarea facilitată a glucozei.

Glicoliza începe cu structura în formă de inel cu șase carbon a unei singure molecule de glucoză și se termină cu două molecule ale unui zahăr cu trei atomi de carbon numit piruvat. Glicoliza constă din două faze distincte. Prima parte a căii glicolizei captează molecula de glucoză din celulă și folosește energia pentru ao modifica, astfel încât molecula de zahăr cu șase carbonuri să poată fi împărțită în mod egal în cele două molecule cu trei carbon. A doua parte a glicolizei extrage energia din molecule și o stochează sub formă de ATP și NADH - amintiți-vă: aceasta este forma redusă a NAD.

Prima jumătate a glicolizei (pași care necesită energie)

Pasul 1. Primul pas în glicoliză (Figura 7.6) este catalizat de hexokinază, o enzimă cu specificitate largă care catalizează fosforilarea zaharurilor cu șase atomi de carbon. Hexokinaza fosforilează glucoza folosind ATP ca sursă de fosfat, producând glucoză-6-fosfat, o formă mai reactivă de glucoză. Această reacție împiedică molecula de glucoză fosforilată să continue să interacționeze cu proteinele GLUT și nu mai poate părăsi celula, deoarece fosfatul încărcat negativ nu îi va permite să traverseze interiorul hidrofob al membranei plasmatice.

Pasul 2. În a doua etapă a glicolizei, o izomerază transformă glucoza-6-fosfatul într-unul dintre izomerii săi, fructoza-6-fosfatul (acest izomer are un fosfat atașat la locul celui de-al șaselea carbon al inelului). O izomerază este o enzimă care catalizează conversia unei molecule într-unul din izomerii săi. (Această schimbare de la fosfoglucoză la fosfofructoză permite eventuala împărțire a zahărului în două molecule cu trei carbon.)

Pasul 3. Al treilea pas este fosforilarea fructozei-6-fosfat, catalizată de enzima fosfofructokinază. O a doua moleculă ATP donează un fosfat cu energie ridicată la fructoză-6-fosfat, producând fructoză-1,6-bisfosfat. În această cale, fosfofructokinaza este o enzimă care limitează rata. Este activ atunci când concentrația de ADP este mare, este mai puțin activă atunci când nivelurile de ADP sunt scăzute și concentrația de ATP este ridicată. Astfel, dacă există „suficient” ATP în sistem, calea încetinește. Acesta este un tip de inhibare a produsului final, deoarece ATP este produsul final al catabolismului glucozei.

Pasul 4. Fosfații nou adăugați cu energie ridicată destabilizează și mai mult fructoza-1,6-bisfosfatul. Al patrulea pas în glicoliză folosește o enzimă, aldolaza, pentru a scinda fructoza-1,6-bisfosfatul în doi izomeri cu trei atomi de carbon: dihidroxiacetonă fosfat și gliceraldehidă-3-fosfat.

Pasul 5. În etapa a cincea, o izomerază transformă dihidroxiacetonă-fosfatul în izomerul său, gliceraldehidă-3-fosfat. Astfel, calea va continua cu două molecule de gliceraldehidă-3-fosfat. În acest moment al căii, există o investiție netă de energie din două molecule ATP în defalcarea unei molecule de glucoză.

A doua jumătate a glicolizei (pași de eliberare a energiei)

Până în prezent, glicoliza a costat celulei două molecule de ATP și a produs două molecule mici de zahăr cu trei carbon. Both of these molecules will proceed through the second half of the pathway, and sufficient energy will be extracted to pay back the two ATP molecules used as an initial investment and produce a profit for the cell of two additional ATP molecules and two even higher-energy NADH molecules.

Pasul 6. The sixth step in glycolysis (Figure 7.7) oxidizes the sugar (glyceraldehyde-3-phosphate), extracting high-energy electrons, which are picked up by the electron carrier NAD + , producing NADH. The sugar is then phosphorylated by the addition of a second phosphate group, producing 1,3-bisphosphoglycerate. Note that the second phosphate group does not require another ATP molecule.

Here again is a potential limiting factor for this pathway. The continuation of the reaction depends upon the availability of the oxidized form of the electron carrier, NAD + . Thus, NADH must be continuously oxidized back into NAD + in order to keep this step going. If NAD + is not available, the second half of glycolysis slows down or stops. If oxygen is available in the system, the NADH will be oxidized readily, though indirectly, and the high-energy electrons from the hydrogen released in this process will be used to produce ATP. In an environment without oxygen, an alternate pathway (fermentation) can provide the oxidation of NADH to NAD + .

Pasul 7. In the seventh step, catalyzed by phosphoglycerate kinase (an enzyme named for the reverse reaction), 1,3-bisphosphoglycerate donates a high-energy phosphate to ADP, forming one molecule of ATP. (This is an example of substrate-level phosphorylation.) A carbonyl group on the 1,3-bisphosphoglycerate is oxidized to a carboxyl group, and 3-phosphoglycerate is formed.

Pasul 8. In the eighth step, the remaining phosphate group in 3-phosphoglycerate moves from the third carbon to the second carbon, producing 2-phosphoglycerate (an isomer of 3-phosphoglycerate). The enzyme catalyzing this step is a mutase (isomerase).

Pasul 9. Enolase catalyzes the ninth step. This enzyme causes 2-phosphoglycerate to lose water from its structure this is a dehydration reaction, resulting in the formation of a double bond that increases the potential energy in the remaining phosphate bond and produces phosphoenolpyruvate (PEP).

Pasul 10. The last step in glycolysis is catalyzed by the enzyme pyruvate kinase (the enzyme in this case is named for the reverse reaction of pyruvate’s conversion into PEP) and results in the production of a second ATP molecule by substrate-level phosphorylation and the compound pyruvic acid (or its salt form, pyruvate). Many enzymes in enzymatic pathways are named for the reverse reactions, since the enzyme can catalyze both forward and reverse reactions (these may have been described initially by the reverse reaction that takes place in vitro, under nonphysiological conditions).

Link către învățare

Gain a better understanding of the breakdown of glucose by glycolysis by visiting this site to see the process in action.

Outcomes of Glycolysis

Glycolysis begins with glucose and produces two pyruvate molecules, four new ATP molecules, and two molecules of NADH. (Note: two ATP molecules are used in the first half of the pathway to prepare the six-carbon ring for cleavage, so the cell has a net gain of two ATP molecules and two NADH molecules for its use). Dacă celula nu poate cataboliza moleculele piruvat în continuare, va recolta doar două molecule ATP dintr-o moleculă de glucoză. Mature mammalian red blood cells do not have mitochondria and thus are not capable of aerobic respiration —the process in which organisms convert energy in the presence of oxygen—and glycolysis is their sole source of ATP. If glycolysis is interrupted, these cells lose their ability to maintain their sodium-potassium pumps, and eventually, they die.

The last step in glycolysis will not occur if pyruvate kinase, the enzyme that catalyzes the formation of pyruvate, is not available in sufficient quantities. In this situation, the entire glycolysis pathway will proceed, but only two ATP molecules will be made in the second half. Thus, pyruvate kinase is a rate-limiting enzyme for glycolysis.

În calitate de asociat Amazon câștigăm din achizițiile eligibile.

Doriți să citați, să distribuiți sau să modificați această carte? Această carte este Creative Commons Attribution License 4.0 și trebuie să atribui OpenStax.

    Dacă redistribuiți integral sau parțial această carte într-un format tipărit, atunci trebuie să includeți în fiecare pagină fizică următoarea atribuire:

  • Utilizați informațiile de mai jos pentru a genera o citație. Vă recomandăm să utilizați un instrument de citare precum acesta.
    • Authors: Mary Ann Clark, Matthew Douglas, Jung Choi
    • Editor / site web: OpenStax
    • Book title: Biology 2e
    • Publication date: Mar 28, 2018
    • Locație: Houston, Texas
    • Book URL: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
    • Section URL: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/7-2-glycolysis

    © Jan 7, 2021 OpenStax. Conținutul manualului produs de OpenStax este licențiat sub o licență Creative Commons Attribution License 4.0. Numele OpenStax, sigla OpenStax, copertele cărților OpenStax, numele OpenStax CNX și sigla OpenStax CNX nu sunt supuse licenței Creative Commons și nu pot fi reproduse fără consimțământul scris și prealabil al Universității Rice.


    Plant Life

    The simple sugar glucose is generally considered the starting point for looking at glycolysis and fermentation. Glucose is a simple carbohydrate, consisting of carbon, hydrogen, and oxygen.

    Most glucose is produced by plants organisms that cannot photosynthesize must obtain glucose (or more complex carbohydrates) from their surroundings. Animals obtain food molecules by eating. Simpler forms of life, such as bacteria and yeast, simply absorb their food from their environment.


    Breaking Chemical Bonds

    The energy in glucose is locked up in the chemical bonds that hold the molecule together. The process of glycolysis breaks these chemical bonds in a series of carefully controlled chemical reactions. Each reaction can be greatly accelerated by the appropriate enzyme.Generally, cells have sufficient quantities of the necessary enzymes present at all times.

    Each chemical step is regulated by either the amount of raw materials present or the amount of finished product. If the raw materials are in short supply, the rate of reaction will be slow. Also, if the finished products build up to a high concentration, the reaction will slow down.

    The energy of the chemical bonds in glucose must be released gradually. During most of the chemical steps, small amounts of energy are released. The amount of energy released is often not enough to perform significant biological work, in which case it is simply wasted as heat.

    The energy released during some steps, however, is captured in the special high-energy bond of adenosine triphosphate (ATP). ATP is one of the most important of the short-term energy storage molecules in cells and is a coenzyme for many important chemical reactions.

    Adenosine Triphosphate

    ATP belongs to a class of organic molecules known as nucleotides. It has an important role in the energy reactions in the cell. The term “triphosphate” indicates that there are three phosphate groups attached to the base molecule. The last two of these phosphates are held by a special kind of chemical bond known as a high-energy bond.

    It takes a greater amount of energy to form one of these bonds than to form the normal kinds of bonds that hold the atoms of other molecules together. When this bond is broken, a large amount of energy is released and is available to the cell to do work.

    Examples of such work are production of heat, synthesis of complex molecules, and movement of molecules across a membrane. When energy is required in a cell, the third phosphate of ATP is released. While the third phosphate group is routinely split off to release energy, the second one is rarely split off in cellular reactions.

    The cell must maintain a supply of ATP by means of the reverse reaction. The energy required for this reaction may come from fermentation when oxygen is unavailable. When oxygen is available, other components of cellular respiration are used, which include the Krebs cycle and electron transport.

    Energy from glycolysis is used to make ATP by two different processes. During glycolysis the glucose molecules are each split into two smaller molecules. The initial glucose molecules contain six carbon atoms each. Each molecule of glucose produces two molecules of pyruvic acid, and each pyruvic acidmolecule contains three carbon atoms.

    During glycolysis, energy is released from the bonds of glucose molecules and is used to join free phosphate ions (also called inorganic phosphate or Peu) with molecules of adenosine diphosphate (ADP) to make ATP. This type of ATP synthesis is called substrate-level phosphorylation.

    As a by-product, however, electrons are also stripped from glucose. These electrons are immediately trapped and held by another very important molecule, the electron carrier nicotinamide adenine dinucleotide (NAD).

    By convention, the empty electron carrier is denoted as NAD + . When the molecule is carrying a pair of electrons, it is denoted as NADH, since the molecule also picks up a hydrogen nucleus, or proton. The electrons held by NADH represent potential energy.

    In the presence of oxygen, these electrons can be passed to the electron transport system to make ADP by oxidative phosphorylation, while at the same time regenerating NAD + , which is required to maintain glycolysis. This second process for making ATP results in about eight times as much ATP per glucose molecule than from substrate-level phosphorylation in glycolysis.

    Because fermentation is carried out in the absence of oxygen, this process cannot be used. Instead, the NADH must be relieved of its electrons by an alternative process. The NAD + regeneration mechanism varies according to the type of organism.

    Glucose molecules are relatively stable and do not split readily. For glucose molecules to split, they must be energized by the addition of two phosphate groups to each glucose molecule from two ATP molecules. The third phosphate from each ATP molecule is transferred, along with its high-energy bond.

    Therefore, the initial steps of glycolysis actually use ATP, depleting some of the cell’s energy stores. Once glucose is energized, it readily splits under the influence of the appropriate enzyme. Each half of the glucose molecule then attaches another phosphate group from the cell’s pool of Peu.

    In a series of reactions, each half of the glucose molecule generates two ATP molecules by substrate-level phosphorylation. Therefore, glycolysis results in a net gain of two molecules of ATP per molecule of glucose. At the end of glycolysis there are two three-carbon molecules of pyruvate left over for each original glucose molecule.

    Fermentaţie

    Under aerobic conditions, further energy from the chemical bonds of pyruvic acid is harvested by the Krebs cycle and electron transport system. When oxygen is not available (anaerobic conditions), however, the electrons must be removed from the NADH to regenerate NAD + .

    While there are many ways of accomplishing this, the most common methods are alcoholic fermentation, as observed in yeast, where the end products are ethyl alcohol and carbon dioxide, and lactic acid fermentation, as observed in the muscles of a mammal during strenuous physical exercise. In any event, no further energy is gained for the cell.

    In yeast cells cultured in the absence of oxygen, a carbon atom and two oxygen atoms are first split from pyruvic acid, releasing a molecule of carbon dioxide (CO2). This CO2 gas is responsible for the bubbles that make bread rise and the carbonation in champagne.


    The remainder of each pyruvic acid molecule then receives a pair of electrons from NADH, producing a molecule of ethyl alcohol (ethanol). The alcohol evaporates from bread when it is baked but is retained for its mildly euphoric effect in alcoholic beverages.

    As far as the yeast is concerned, the alcohol is only produced as away of regenerating NAD + . It is not a desirable product and will eventually kill the yeast cells. Most yeast cells cannot tolerate an alcohol concentration greater than about 12 percent.

    Cellular respiration is the process by which organisms harvest usable energy in the form of ATP molecules from food molecules. Fermentation is the form of respiration used when oxygen is not available.

    Fermentation is much less efficient than aerobic cellular respiration. Fermentation harvests only two molecules of ATP for every glucose molecule used. Aerobic respiration reaps a yield of more than thirty molecules of ATP.

    Additionally, the typical products of fermentation, alcohol or lactic acid, are toxic to the organism producing them. Most forms of life will resort to fermentation only when oxygen is absent or in short supply. These are described as facultative anaerobes.

    While higher forms of life, such as animals, can obtain energy by fermentation for short periods, they enter an oxygen debt, which must eventually be repaid. The yield of two molecules of ATP for each glucose molecule used is simply not enough to sustain their high demand for energy.

    A few simple forms of life, mostly bacteria, rely solely on fermentation for their source of ATP. To some of these, oxygen is actually poisonous. These are described as obligate anaerobes, and they are only found under the completely anaerobic conditions of the deeper layers of mud in saltwater and freshwater marshes.


    Priveste filmarea: Faz estourar de tantas flores produz a ano inteiro (Ianuarie 2022).