Celleåndingen, en del av katabolismen | Biologi oppgave

Utdrag
a) I celleåndingen, en del av katabolismen, brytes mat ned til mindre bestanddeler og det frigjøres energi. Celleåndingen kan skje både med og uten oksygen:

Ved aerob nedbryting er energiutbyttet per glukosemolekyl 32 ATP. Ved anerob nedbrytning av ett glukosemolekyl er energiutbyttet 2 ATP.

Anaerob nedbrytning av glukose gir altså betydelig mindre energibytte. Aerob celleånding deles inn i 3 hoveddeler: Glykolysen, Krebssyklsuen og oksidativ fosforylering.

I glykolysen, den første hovedprossesen, bindes glukose til 2 ATP. Resultatet er det ustabile og energirike moleyklet fruktose 1,6 – bifosfat. Molekylet spaltes så til to molekyler triosefosfat.

De to triosefosfatmolekylene inngår deretter i reaksjoner som omdanner dem til to molekyler pyrodruesyre (3C). Parallelt frigjøres energi som danner 4ATP og to NADH.

Netto utbytte av prosessen er 2 NADH og 2 ATP, da prosessen bruker 2 ATP i første steg.

I et forberedelssestadium mellom glykolysen og krebssyklusen inngår pyrodruesukker i en reaksjon der det frigjøres CO2 samtidig som NAD+ → NADH.

Ett H+ ion og to elektroner avgis også. Den resterende karbondforbindelsen (2C) bindes til et koenzym og danner acetylkoenzymA (2C).

Acetyl-koenzymA inngår nå i Krebssyklusen og binder seg til et molekyl oksaleddiksyre (4C). Et molekyl vann blir dannet og vi får sitronsyre (6C).

Koenzymet løsner og kan brukes på nytt. Ved nye delreaksjoner spaltes to karbondioksid molekyler fra sitronsyre.

Vi står igjen med ravsyre (4C) og nok energi til at to NAD+ danner to NADH. Ravsyre omdannes til fumarsyre (4C). Strukturforandringene frigjør energi som danner 1 ATP og 1 molekyl FADH2.

Fumarsyre danner eplesyre og det bindes et molekyl vann. Eplesyre omdannes til oksaleddiksyre og energi frigjøres som muliggjør dannelsen av NADhHfra NAD+ .

I Krebs syklusen dannes altså energibærerne ATP, NADH og FADH2. De to sistnevnte benytttes til dannelse av ATP ved oksidativ fosforylering;

De reduserte kofaktorene kan spaltes: H → e - + H + . Oksygen fungerer i Krebs syklusen som elektronmottaker og trengs for å danne vann.

Oksidativ fosfylrelering består av elektrontransportkjeden og ATP – syntesen. I elektrontransportkjeden brukes elektroner fra NADH og FADH2 til å "pumpe" protoner over den indre mitrokondriemembranen fra matrix.

Konsentrasjonsforksjellen som dannes her bruker enzymet ATP-ase til å danne ATP; når protoner strømmer gjennom ATP-asen frigjøres energi. Energien brukes til å binde sammen ADP + P → ATP.