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!
Popraw tę stronęDowiedz się więcej