õppematerjal gümnaaiumile

1. GLÜKOOSI
LAGUNDAMINE
Koostas: Kristel Mäekask

2. Glükoosi lagundamine ehk
rakuhingamine
Glükoos on peamine organismisisene energiallikas.
Enamasti talletatakse glükoosivarud organismis
polüsahhariididena, mis lagundatakse monomeerideks.
Tärklis (polüsahhariid) → glükoos (monosahhariid)
Glükoosi lagundamine on dissimilatsiooniprotsess, mis
toimub ühtemoodi nii loomades, seentes, kui ka taimedes.
C6H12O6 + 6O2→ 6CO2↑ + 6H2O
(eraldub energia)
38 ADP + Pi → kuni 38 ATP

4. Glükoosi lagundamise etapid
1. Glükolüüs
toimub päristuumse raku
tsütoplasmavõrgustikul.
2. Tsitraaditsükkel
toimub mitokondri sisemuses.
3. Hingamisahela reaktsioonid
toimuvad mitokondri harjakeste
membraanidel.

5. Glükolüüs
Erinevate ensüümide toimel toimuvad reaktsioonid, mille
tulemusena tekib 2 püroviinamarihappe (püruvaadi)
molekuli ning 4 vesiniku iooni.
Glükoos → 2 püroviinamarihape + 4H
2 ADP + Pi → 2 ATP + vesi
Eraldunud H-ioonid seostuvad vesinikukandjaga NAD –
mis võimaldab vesinikuaatomeid hiljem kasutada.
NAD + H ↔ NADH

6. NAD molekul – nikotiinamiid adeniin dinukleotiid

7. Tsitraaditsükkel
ehk Krebsi tsükkel.
Vahetult enne Krebsi
tsüklit eraldub CO2 ning
vesinik seotakse NAD
molekuliga;
tekib 2 NADH molekuli
Püruvaat on muundatud
atsetüül CoA-ks

8. Tsitraaditsükkel
Krebsi tsükkel koosneb
paljudest reaktsioonidest,
mille käigus eralduvad
järk-järgult
H ioonid, mis seotakse
NAD ja FAD
molekulidega ja
GTP

9. Tsitraaditsükkel
Eralduvad vesiniku ioonid, mis pärinevad vaheetapist,
tsitraaditsüklist ja vee molekulidest;
H-ioonid seotakse NAD või FAD poolt → 6 NADH ja
2 FADH2 (mis suunduvad hingamisahelasse);
tekib 2 GTP = 2 ATP molekuli
Krebsi tsüklile eelnenud vaheetapist eraldub
jääkproduktina CO2, mis difundeerub mitokondritest välja
(väljahingatav õhk) ja 2 NADH molekuli

10. Glükolüüsil moodustus 2 ATP ja
2 NADH molekuli
Vaheetapis 2 NADH molekuli
Tsitraaditsüklis 6 NADH ja
2 FADH2 ja 2 ATP molekuli
Mis liiguvad hingamisahela
reaktsioonidesse.
GLÜKOLÜÜS
TSITRAADITSÜKKEL
HINGAMISAHELA
REAKTSIOONID

11. Hingamisahela reaktsioonid
Hingamisahela reaktsioonides vabanevad H-ioonid
NADH ja FADH2 molekulidest. Moodustunud NAD ja
FAD on uuesti kasutatav 1. ja 2. etapis.
Eraldunud vesinik seotakse hapnikuga (O2) ja moodustub
H2O.
Vabaneva energia arvel saab 30 - 38 ATP molekuli.

12. Summaarne rakuhingamise võrrand näitab, et kokku
võib aeroobsetes tingimustes ühe glükoosimolekuli
lõplikul lagundamisel moodustuda kuni 38 ATP
molekuli.
NADH = 3 ATP
FADH2 = 2 ATP
Üldjuhul moodustub siiski umbes 30 ATP molekuli
C6H12O6 + O2 → 6CO2↑ + 6H2O
38 ADP + Pi → kuni 38 ATP
Video: Teachers' Domain: The Powerhouse of the Cell

13. GLÜKOLÜÜS
Glükoos → Pyr
TSITRAADI
TSÜKKEL
HINGAMIS-
AHELA
REAKTS.
NADH
NADH
FADH2
GTP
CO2
Atsetüül
CoA
CO2
O2
H2O

14. Käärimisel toimub glükoosi lagunemise esimene etapp –
glükolüüs - seetõttu ei ole tegemist energeetiliselt nii
tõhusa protsessiga kui rakuhingamine.
GLÜKOOSI LAGUNDAMINE
AEROOBNE
Hapnikku on piisavalt
Rakuhingamine
ANAEROOBNE
Hapnikku ei jätku
Käärimine

15. Mikroorganismid ja käärimine
Mikroorganismidest on tuntumad kääritajad seened
(pärmiseen) ja bakterid (piimhappebakter).
Punguvad pärmiseened Piimhappebakter Lactobacillus casei

16. Piimhappekäärimine
Toimub anaeroobsete mikroorganismide (nt
piimhappebakterid) elutegevuse käigus ja lihaskoe
rakkudes hapniku puudusel.
Glükoos →2 piimhape (C2H4COOH)
2 ADP + Pi → 2 ATP
Piimhappekäärimine toimub näiteks:
• kui piim, kapsas, kurk hapneb
• juustu, jogurti, kohupiima, keefiri tootmisel
Video piimhappebakteristest:
http://www.youtube.com/watch?v=Kedj9SM7q4c

17. Piimhappekäärimine lihastes
Põhjustab valu, väsimust
ja krampe.
Lihastes moodustunud
piimhape kandub verega
maksa ja lagundatakse seal
püroviinamarihappeks, mis
liigub edasi
tsitraaditsüklisse.
Lihaste töövõime taastub.
Tavaliselt treeningu käigus, kui lihaste hapnikuvajadus on
suurenenud.

18. Etanoolkäärimine
Suhkru lagundamine mikroorganismide
(nt pärmiseente) toimel.
Protsess kestab seni kuni jätkub glükoosi, või tekkiv
etanool pärsib pärmiseente elutegevuse.
Eraldub süsihappegaas.
2 ADP + Pi → 2 ATP
Glükoos → 2 etanool (C2H5OH) + CO2↑

19. Etanoolkäärimine
Kasutatakse õlle ja veini
tootmisel juba tuhandeid
aastaid.

20. Etanoolkäärimine
Kui veini kääritamise
protsessile ei ole
takistatud õhuhapnikku
juurdepääs –
oksüdeerivad
äädikhappebakterid
etanooli veiniäädikaks,
mida kasutatakse toidu
valmistamisel.

21. Etanoolkäärimine
Kasutatakse pagaritööstuses
taigna kergitamiseks.
Eralduv süsihappegaas
tagab taigna kerkimise,
tekkiv alkohol aurustub.

22. Hingamine
Loomad, taimed,
seened, enamus
baktereid
Fotosüntees
Taimed, mõned bakterid

23. Kasutatud materjal:
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glucose.PNG
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/10/MitoChondria.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glucose_metabolism.png
http://www.challenge2010.org/images/uploads/Yeast_cell_dividing.jpg
http://www.nutritionnews.com/wp-content/uploads/2009/03/lactobacillus-casei-shirota7.j
http://factoidz.com/images/user/muscle-cramps.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pickle.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Strawberry_wine_fermentation.jpg
http://elingreso.com/wp-content/uploads/bread-dough-rising2.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/19/Work_dough.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Essig-1.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Large_botti_size_oak_barrels_in_Chianti.jpg
http://www.teachersdomain.org/sci/life/index.html
http://www.teachersdomain.org/resources/tdc02/sci/life/cell/krebs/index.html
http://www.life.uiuc.edu/crofts/bioph354/nad.html
http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/cdel2.htm