Biology for Majors I

Learning Outcomes

  • Opisać proces utleniania pirogronianu i zidentyfikować jego reaktanty i produkty

Jeśli tlen jest dostępny, oddychanie tlenowe będzie postępować. W komórkach eukariotycznych, cząsteczki pirogronianu powstałe pod koniec glikolizy są transportowane do mitochondriów, które są miejscem oddychania komórkowego. Tam pirogronian zostanie przekształcony w grupę acetylową, która zostanie odebrana i aktywowana przez związek nośnikowy zwany koenzymem A (CoA). Powstały w ten sposób związek nazywany jest acetylo-CoA. CoA jest wytwarzany z witaminy B5, kwasu pantotenowego. Acetylo CoA może być wykorzystywany przez komórkę na wiele sposobów, ale jego główną funkcją jest dostarczanie grupy acetylowej pochodzącej z pirogronianu do kolejnego etapu ścieżki w katabolizmie glukozy.

Rozkład pirogronianu

Aby pirogronian (będący produktem glikolizy) mógł wejść do Cyklu Kwasu Cytrynowego (kolejnej ścieżki w oddychaniu komórkowym), musi przejść kilka przemian. Przemiana ta przebiega w trzech etapach (rysunek 1).

Rysunek 1. Po wniknięciu do macierzy mitochondrialnej kompleks wieloenzymowy przekształca pirogronian w acetylo-CoA. W procesie tym uwalniany jest dwutlenek węgla i powstaje jedna cząsteczka NADH.

Krok 1. Grupa karboksylowa jest usuwana z pirogronianu, uwalniając cząsteczkę dwutlenku węgla do otaczającego środowiska. Wynikiem tego etapu jest dwuwęglowa grupa hydroksyetylowa związana z enzymem (dehydrogenazą pirogronianową). Jest to pierwszy z sześciu węgli z pierwotnej cząsteczki glukozy, który zostaje usunięty. Ten etap przebiega dwukrotnie (pamiętaj: na końcu glikolizy powstają dwie cząsteczki pirogronianu) na każdą cząsteczkę metabolizowanej glukozy; w ten sposób dwa z sześciu węgli zostaną usunięte na końcu obu etapów.

Krok 2. NAD+ jest redukowany do NADH. Grupa hydroksyetylowa jest utleniana do grupy acetylowej, a elektrony są odbierane przez NAD+, tworząc NADH. Wysokoenergetyczne elektrony z NADH zostaną później wykorzystane do wytworzenia ATP.

Krok 3. Grupa acetylowa jest przenoszona do konenzymu A, w wyniku czego powstaje acetylo-CoA. Grupa acetylowa związana z enzymem jest przenoszona na CoA, wytwarzając cząsteczkę acetylo-CoA.

Zauważ, że podczas drugiego etapu metabolizmu glukozy, za każdym razem, gdy atom węgla jest usuwany, jest on wiązany z dwoma atomami tlenu, wytwarzając dwutlenek węgla, jeden z głównych produktów końcowych oddychania komórkowego.

Acetylo CoA do CO2

W obecności tlenu, acetylo CoA dostarcza swoją grupę acetylową do czterowęglowej cząsteczki, oksalooctanu, tworząc cytrynian, sześciowęglową cząsteczkę z trzema grupami karboksylowymi; ta ścieżka zbierze resztę możliwej do wydobycia energii z tego, co zaczęło się jako cząsteczka glukozy. Ta pojedyncza ścieżka nosi różne nazwy, ale my będziemy ją nazywać cyklem kwasu cytrynowego.

Podsumowanie: Utlenianie pirogronianu

W obecności tlenu pirogronian jest przekształcany w grupę acetylową przyłączoną do cząsteczki nośnikowej koenzymu A. Powstały acetylo-CoA może wejść w kilka ścieżek, ale najczęściej grupa acetylowa jest dostarczana do cyklu kwasu cytrynowego w celu dalszego katabolizmu. Podczas przekształcania pirogronianu w grupę acetylową usuwana jest cząsteczka dwutlenku węgla i dwa wysokoenergetyczne elektrony. Dwutlenek węgla odpowiada za dwa (przekształcenie dwóch cząsteczek pirogronianu) z sześciu węgli pierwotnej cząsteczki glukozy. Elektrony są odbierane przez NAD+, a NADH przenosi je do dalszej ścieżki produkcji ATP. W tym momencie cząsteczka glukozy, która pierwotnie weszła do procesu oddychania komórkowego, została całkowicie utleniona. Chemiczna energia potencjalna zmagazynowana w cząsteczce glukozy została przeniesiona na nośniki elektronów lub wykorzystana do syntezy kilku ATP.

Spróbuj

Przyczyń się!

Masz pomysł na ulepszenie tej zawartości? Chętnie poznamy Twój wkład.

Popraw tę stronęDowiedz się więcej

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.