Enerģijas ieguve šūnā
•Noris 3 posmos, katrs posms ir atkarīgs no
iepriekšējā:
– 1. Glikolīze Citoplazmā
– 2. Pārejas reakcija + Krebsa cikls Mitohondrijā
– 3. Elektronu transporta sistēma
• Kopumā no vienas glikozes molekulas var iegūt 36
ATP molekulas, 263 kcal, kas ir 40% no glikozes
molekulas enerģijas, 60 % aiziet siltumā.
• Siltumā izdalās tikai 60 %, jo ATF enerģija
nenotiek uzreiz, bet gan pakāpeniski sarežģītos
bioķīmiskās reakcijās.
5.
Glikolīze
• Norisārpus mitohondrijiem – citoplazmā;
• Gala rezultāts – vienu glikozes molekulu sašķeļ
divās piruvāta molekulās;
• Summāri veidojas 2 ATP molekulas;
• Substrāta fosforilācija – process, kurā ATF veidojas
pievienojot fosfātu no substrāta;
Sākuma produkti Beigu produkti
Glikoze 2 piruvāti 2 NADH aizies uz
elektronu
2 NAD+ 2 NADH
transporta sistēmu
2 ATP 4 ATP (summāri 2 ATP)
2 ADP + 2 P
7.
Mitohondrijos notiek aerobaelpošana
• Mitohondrijos notiek pārejas reakcija, Krebsa
cikls un elektronu transporta sistēma;
• Piruvāts tiek pilnīgi sašķelts līdz CO2 un H2O;
8.
Pārejas reakcija
• Notiekmitohondriju matricē;
• Nosaukums ir tāds, jo šis process apvieno glikolīzi ar
Krebsa ciklu;
• Šajā reakcijā piruvāts tiek pārvērsts (oksidēts) par
acetilgrupu (C2), kas saistās ar koenzīmu A;
• Tad šo savienojumu sauc par Acetilkoenzīmu A –
acetil CoA
NAD+ ir oksidētājs,
pievieno
elektronus
Krebsa cikls
• Notiekmitohondriju matricē;
• Cikla sākumā pie Acetil-CoA (C2) pievienojas
oksālacetāts (C4), izveidojot citrātu (C6), tāpēc
šo ciklu sauc arī citronskābes ciklu.
• Šajā ciklā noslēdzas glikozes šķelšana;
• Oksidēšanos saista NAD+, veidojot NADH, bet
vienā Krebsa cikla reakcijā elektronus saista
FAD (flavīnadenīndinukleīds), veidojot FADH2.
11.
Krebsa cikls
Sākumu produkti Beigu produkti
2 Acetilgrupas 4 CO2
6 NADH un 2 FADH2
2 ADP + 2 P 2 ATP aizies uz elektronu
6 NAD + 6 NADH transporta sistēmu
2 FAD 2 FADH2
13.
Elektronu transportu sistēma
•Notiek mitohondriju kristās
• Oksidatīvā fosforilācija – process, kas saista ATF
veidošanos ar elektronu transporta sistēmu un izmanto skābekli
kā beigu akceptoru;
• Elektronus pievada NADH un FADH2, elektroni
pārvietojas lejup pa elektronu pārnesēju ķēdi,
līdz to pievieno skābeklis, kurš reaģējot ar
protoniem (H+), veido ūdeni.
• Izdalās enerģija, kas tiek izmantota ATF sintēzei.
16.
Mitohondriju kristas
• M.Kristās atrodas elektronu transporta
sistēmas proteīnu kompleksi, kas elektronus
atdod cits citam un pārsūknē protonus (H+)
starpmembrānu telpā, radot elektroķīmisko
gradientu.
• H+ pērvietojas gradienta virzienā caur ATP
sintetāzes kompleksu, izdalās enerģija, kas tiek
izmantota ATP sintēzei no ADP un P.
• Šī ir ATP sintēze hemiosmozes ceļā.
18.
Glikolīzē veidojas 2ATP un 2
NADH (NADH netiek cauri
membrānai, taču elektroni
tiek);
Krebsa ciklā veidojas 2 ATP
un 8 NADH un 2 FADH2
Kopumā pirms elektronu
transportu sistēmas veidojas:
4 ATP
10 NADH
2 FADH2
19.
ATF sintēze elektronutransportu
sistēmas
• No glikolīzes 2 NADH veidojas 4 ATP (x2)
molekulas, jo NADH netiek cauri mitohondriju
membrānai, taču ir mehānisms, kas nodrošina
elektronu pāreju;
• No Krebsa cikla un pārejas reakcijas radušās:
– 8 NADH veidojas 24 ATP (x3)
– 2 FADH2 veidojas 4 ATP (x2)
• Kopumā veidojas 32 ATP molekulas,
• pieskaitot iepriekš izveidotās 4 ATP molekulas
summārais iznākums ir 36 ATP molekulas no
vienas glikozes molekulas.
21.
Aerobās elpošanas efektivitāte
•Enerģijas starpība starp sākumproduktiem
(glikozes un O2) un beigu produktiem (CO2 un
H2O) ir 686 kcal.
• ATP fosfātsaites enerģija ir 7,3 kcal un iegūstot
36 ATP, izveidojas 263 kcal, kas ir aptuveni 40
% (263 kcal/686 kcal x 100 = ~ 40 %) no
kopējās glikozes enerģijas, pārējais izdalās
siltuma veidā.
22.
Metabolisms un biosintēze
•Vielmaiņa jeb metabolisms sastāv no:
– katabolisma : šķelšana
Apskatītā aerobā elpošana, taču šeit var iesaistīties ne
tikai glikoze, bet arī tauki un proteīni
– anabolisma : sintēze
Substrāti, kas piedalās elpošanas procesā, var būt ne
sašķelti bet gan sintezēti par citām vielām, piemēram,
glikolīze var uzkrāties tauku veidā.
Jāpiemin, ka 11 aminoskābes cilvēks var sintezēt pats
anabolisma procesā, taču 9 nespēj un šīs aminoskābes
dēvē par neaizvietojamām aminoskābēm, kuras
jāuzņem ar uzturu
24.
Fermentācija
• Šūnas elpošanāietilpst arī fermentācijas
process.
• Fermentācijas procesā ietilps glikolīze, un
rezultātā NADH reducē piruvātu līdz laktātam
vai arī spirtam un CO2. Rezultātā «atbrīvojas»
NAD+, kas spēj glikolīzē pievienot ūdeņraža
atomus.
• Kaut arī fermentācijas procesā veidojas tikai 2
ATP molekulas, tas ir ļoti svarīgs process.
25.
• Mugurkaulniekiem
fermentācijas process
nodrošina ATP strauju
sadegšanu īslaicīgas lielas
muskuļu slodzes
gadījumā.
• Uzkrājoties laktātam
(pienskābei), organisms
nokļūst skābekļa badā, jo
skābeklis ir nepieciešams,
lai laktātu pilnīgi sašķeltu
līdz CO2 un H2O
26.
Fermentācija
Sākuma produkti Beigu produkti
Glikoze 2 laktāti vai
2 ATP 2 etanoli un 2 CO2
2 ADP + 2 P 4 ATP (summārais 2 ATP)
