Lear Outcomes
- Beschrijf het proces van pyruvate oxidation en identificeer de reactanten en producten
Als er zuurstof beschikbaar is, gaat de aërobe ademhaling door. In eukaryote cellen worden de pyruvaatmoleculen die aan het eind van de glycolyse ontstaan, naar de mitochondriën getransporteerd, waar de cellulaire ademhaling plaatsvindt. Daar wordt pyruvaat omgezet in een acetylgroep die wordt opgepikt en geactiveerd door een dragerverbinding die co-enzym A (CoA) wordt genoemd. De resulterende verbinding wordt acetyl-CoA genoemd. CoA wordt gemaakt uit vitamine B5, pantotheenzuur. Acetyl CoA kan op verschillende manieren door de cel worden gebruikt, maar zijn belangrijkste functie is het leveren van de acetylgroep uit pyruvaat aan de volgende fase van de route in het glucose katabolisme.
Afbraak van pyruvaat
Om pyruvaat (dat het product van de glycolyse is) in de citroenzuurcyclus (de volgende route in de cellulaire ademhaling) te brengen, moet het verschillende veranderingen ondergaan. De omzetting verloopt in drie stappen (figuur 1).
Figuur 1. Bij binnenkomst in de mitochondriale matrix wordt pyruvaat door een multi-enzymencomplex omgezet in acetyl-CoA. Hierbij komt kooldioxide vrij en wordt één molecuul NADH gevormd.
Stap 1. Een carboxylgroep wordt verwijderd uit pyruvaat, waarbij een molecuul kooldioxide vrijkomt in het omringende medium. Het resultaat van deze stap is een twee-koolstof hydroxyethylgroep die aan het enzym (pyruvaatdehydrogenase) is gebonden. Dit is de eerste van de zes koolwaterstoffen van het oorspronkelijke glucosemolecuul die worden verwijderd. Deze stap wordt tweemaal uitgevoerd (denk eraan: er worden twee pyruvaatmoleculen geproduceerd aan het eind van de glycolyse) voor elke molecule glucose die wordt gemetaboliseerd; aan het eind van beide stappen zijn dus twee van de zes koolwaterstoffen verwijderd.
Stap 2. NAD+ wordt gereduceerd tot NADH. De hydroxyethylgroep wordt geoxideerd tot een acetylgroep, en de elektronen worden opgepikt door NAD+, waardoor NADH wordt gevormd. De hoogenergetische elektronen van NADH worden later gebruikt om ATP te genereren.
Stap 3. Een acetylgroep wordt overgedragen aan con-enzym A, resulterend in acetyl CoA. De enzymgebonden acetylgroep wordt overgedragen aan CoA, waardoor een molecuul acetyl CoA ontstaat.
Merk op dat tijdens de tweede fase van het glucosemetabolisme, telkens wanneer een koolstofatoom wordt verwijderd, het wordt gebonden aan twee zuurstofatomen, waarbij kooldioxide wordt geproduceerd, een van de belangrijkste eindproducten van de cellulaire ademhaling.
Acetyl-CoA naar CO2
In aanwezigheid van zuurstof levert acetyl-CoA zijn acetylgroep aan een molecuul met vier koolstofatomen, oxaloacetaat, om citraat te vormen, een molecuul met zes koolstofatomen en drie carboxylgroepen; via deze weg wordt de rest van de extraheerbare energie geoogst uit wat begon als een glucosemolecuul. Deze enkele route wordt onder verschillende namen aangeduid, maar wij zullen hem in de eerste plaats de citroenzuurcyclus noemen.
In samenvatting: Pyruvaat Oxidatie
In aanwezigheid van zuurstof wordt pyruvaat omgezet in een acetylgroep die aan een dragermolecuul van co-enzym A wordt gehecht. De resulterende acetyl CoA kan verschillende routes ingaan, maar meestal wordt de acetylgroep aan de citroenzuurcyclus geleverd voor verder katabolisme. Tijdens de omzetting van pyruvaat in de acetylgroep worden een molecuul kooldioxide en twee hoogenergetische elektronen verwijderd. Het kooldioxide neemt twee (omzetting van twee pyruvaatmoleculen) van de zes koolhydraten van de oorspronkelijke glucosemolecule voor zijn rekening. De elektronen worden opgepikt door NAD+, en het NADH voert de elektronen naar een latere route voor ATP-productie. Op dit punt is de glucosemolecule die oorspronkelijk de celademhaling in ging, volledig geoxideerd. De chemische potentiële energie die in het glucosemolecuul is opgeslagen, is overgedragen aan elektronendragers of is gebruikt om enkele ATP’s te synthetiseren.
Probeer het
Bijdragen!
Verbeter deze paginaLees meer