GLÜKOOSI LAGUNDAMINE
Koostas: Kristel Mäekask
Glükoosi lagundamine ehk rakuhingamineGlükoos 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
Glükoosi lagundamise etapid
1. Glükolüüs toimub päristuumse raku
tsütoplasmavõrgustikul.
2. Tsitraaditsükkel toimub mitokondri sisemuses.
3. Hingamisahela reaktsioonid
toimuvad mitokondri harjakeste membraanidel.
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
NAD molekul – nikotiinamiid adeniin dinukleotiid
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
Tsitraaditsükkel
Krebsi tsükkel koosneb paljudest reaktsioonidest, mille käigus eralduvad järk-järgult H ioonid, mis seotakse NAD ja FAD molekulidega jaGTP
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
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
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.
Summaarne rakuhingamise võrrand näitab, et kokku võib aeroobsetes tingimustes ühe glükoosimolekuli lõplikul lagundamisel moodustuda kuni 38 ATP molekuli. NADH = 3 ATPFADH2 = 2 ATPÜldjuhul moodustub siiski umbes 30 ATP molekuli
C6H12O6 + O2 → 6CO2↑ + 6H2O
38 ADP + Pi → kuni 38 ATP
Video: Teachers' Domain: The Powerhouse of the Cell
GLÜKOLÜÜS
Glükoos → Pyr
TSITRAADITSÜKKEL
HINGAMIS-AHELA REAKTS.
NADHNADH
FADH2
GTPCO2
Atsetüül CoA
CO2
O2
H2O
Käärimisel toimub glükoosi lagunemise esimene etapp – glükolüüs - seetõttu ei ole tegemist energeetiliselt nii tõhusa protsessiga kui rakuhingamine.
GLÜKOOSI LAGUNDAMINE
AEROOBNEHapnikku on piisavalt
Rakuhingamine
ANAEROOBNEHapnikku ei jätku
Käärimine
Mikroorganismid ja käärimine
Mikroorganismidest on tuntumad kääritajad seened (pärmiseen) ja bakterid (piimhappebakter).
Punguvad pärmiseened Piimhappebakter Lactobacillus casei
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
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.
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↑
Etanoolkäärimine
Kasutatakse õlle ja veini tootmisel juba tuhandeid aastaid.
Etanoolkäärimine
Kui veini kääritamise protsessile ei ole takistatud õhuhapnikku juurdepääs – oksüdeerivad äädikhappebakterid etanooli veiniäädikaks, mida kasutatakse toidu valmistamisel.
Etanoolkäärimine
Kasutatakse pagaritööstuses taigna kergitamiseks.
Eralduv süsihappegaas tagab taigna kerkimise, tekkiv alkohol aurustub.
HingamineLoomad, taimed, seened, enamus baktereid
Fotosüntees
Taimed, mõned bakterid
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.jpg
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
http://kentsimmons.uwinnipeg.ca/cm1504/respiration.htm