Svetlosna energija absorbuje se hlorofilima u biljnim ćelijama. Hloroplast

Transcript

1 Svetlosna energija absorbuje se hlorofilima u biljnim ćelijama Hloroplast Procesom ćelijskog disanja deponovana energija u šećerima erima prevodi se u ATP i druge energetske metabolite. Istovremeno se oslobañaju CO2 2 i H2O. Energija Mitohondrija Ćelijsko disanje: U hloroplastima se svetlosna energija koristi za oksidaciju vode (nastanak O 2 ), a H + i CO 2 daju ugljene hidrate. C 6 H 12 O +6H 6 2 O+6O 2 12 H O+6CO 2 2 Kiseonik se oslobaña preko listova, a energija se deponuje u molekulima šećera. era. /2850 KJ/mol glukoze/

2 Ćelijsko disanje je biološka oksidacija - sistem složenih procesa (katalisanih brojnim enzimima) koji se sukcesivno smenjuju. Znatan deo nastale energije se prevodi u hemijsku energiju - ATP. Biološki značaj: snabdevanje ćelije energijom za održavanje života; stvaranje brojnih (meñu)produkata koji učestvuju u sintezi novih organskih jedinjenja - aminokiseline, masne kiseline i dr. Ćelijsko disanje može e biti: - aerobno - elektroni prelaze na O 2 - anaerobno - elektroni prelaze na druge akceptore

3 Materije disanja Primarno: u vodi rastvorljivi ugljeni hidrati (polimerni oblici ugljenih hidrata se hidrolizuju enzimima: α- i β-amilazom, maltazom, invertazom, fosfatazom i dr.). Kada se iscrpe ugljeni hidrati kao supstrat disanja koriste se proteini i lipidi (ne neposredno, već nakon hidrolize).

4 G l i k o l i z a Odvija se u citoplazmi. Ugljeni hidrati su metabolički aktivni samo u vidu estara fosforne kiseline - kada se molekul šećera era uključi i u glikolizu mora se fosforilisati glukoza-6-fosfat. Embden-Meyerhof-ov ov put: 1. aktiviranje heksoze sa 2 ATP 2. prevodjenje molekula heksoze u 2 molekula TP (ketotrioza-dihidroksiaceton dihidroksiaceton-p; aldotrioza-gliceraldehid gliceraldehid-3p 3. dehidriranje gliceraldehid-3-p, povezivanje sa neorganskim fosforom i prenošenje enje fosfata na ADP 4. stvaranje piruvata (pirogroždjane kiseline)

5 G l i k o l i z a ATP ATP

6 G l i k o l i z a Energija glikolize: utroši i se 2 molekula ATP, dobiju se 4 (dva po svakom molekulu trioza fosfata) neto dobit je 2 molekula ATP. Nastaju i 2 molekula NAD+H +.

7 G l i k o l i z a Krajnji produkt glikolize je piruvat: može e da se razgradi (aerobno) do CO i H 2 2O, ili da se uključi i u fermentaciju (anaerobno) gde se dekarboksiliše acetaldehid (redukcija) etanol; piruvat može i da se direktno redukuje u laktat.

8 C i k l u s l i m u n s k e k i s e l i n e (Ciklus trikarbonskih kiselina - Krebs-ov ciklus) Odvija se u stromi mitohondrija - piruvat iz citoplazme se prenosi preko piruvat translokatora. Enzimi Krebsovog ciklusa nalaze se rastvoreni u matriksu, ili su labilno vezani za unutrašnju nju stranu unutrašnje nje membrane mitohondrija (sukcinat dehidrogenaza je sastavni deo membrane).

9 C i k l u s l i m u n s k e k i s e l i n e (Ciklus trikarbonskih kiselina - Krebs-ov ciklus) Uključivanje piruvata u ciklus limunske kiseline počinje njegovom oksidativnom dekarboksilacijom acetat (+NADPH+H + ) + koenzim A acetil CoA.

10 Hemizam i mehanizam disanja C i k l u s l i m u n s k e k i s e l i n e

11 C i k l u s l i m u n s k e k i s e l i n e Bilans: razgradnjom jednog molekula piruvata nastaju 3 molekula CO 2 ; na četiri mesta NADH+H + i na jednom mestu FADH 2 ; jedan ATP. Značaj: aj: konačna razgradnja supstrata; deo biosintetskih puteva (neke aminokiseline nastaju iz medjuprodukata).

12 Mehanizam fosforilacije u respiratornom lancu Respiratorni lanac: NADH+H + i FADH 2 nastali u glikolizi i ciklusu limunske kiseline mogu da se: 1. oksiduju preko respiratornog lanca mitohondrija (najznačajnije ajnije sa stanovišta snabdevanja ćelije energijom) 2. oksiduju u drugim oksidoredukcionim procesima 3. koriste u redukciji različitih itih supstrata Respiratorni lanac je smešten u unutrašnjoj njoj membrani mitohondrija.

13 Hemizam i mehanizam disanja

14 Mehanizam fosforilacije u respiratornom lancu

15 Mehanizam fosforilacije u respiratornom lancu U respiratornom lancu mitohondrija učestvuju: u - ubihinon - UQ (nije protein, prenosioc vodonika) - flavoproteini (protein sa prostetičnom grupom FMN, ili FAD; prenosioci vodonika) - citohromi (proteini sa prostetičnom hem-grupom; prenosioci elektrona) - Fe-S-proteini (proteini sa nehemski vezanim Fe u prostetičnoj grupi; prenosioci elektrona)

16 Mehanizam fosforilacije u respiratornom lancu Respiratorni lanac je smešten u četiri (tri) multienzimska kompleksa: 1. NADH-ubihinon oksidoreduktaza = NADH- dehidrogenaza 2. sukcinat-uq UQ- oksidoreduktaza =sukcinat- dehidrogenaza 3. dihidrouq-citohrom c-c oksidored.=citohrom-b/c 1 - kompl. 4. citohrom c -kiseonik- oksidored. = citohrom-a/a 3 - kompl.

17 Mehanizam fosforilacije u respiratornom lancu

18 Mehanizam fosforilacije u respiratornom lancu

19 Mehanizam fosforilacije u respiratornom lancu Oksidativna fosforilacija: spregnuta reakcija oksidacije i obrazovanja organskih (makroenergetskih) fosfata. ADP + H 3 PO 4 ATP + H 2 O P/O - ukazuje na efikasnost respiratornog lanca: odnos izmedju stvorenih makroenergetskih veza i redukovanih (u vodu) molekula O 2. Prenošenjem enjem para elektrona od NADH + +H + do kiseonika k dolazi do premeštanja 6 protona kroz unutrašnju nju membranu iz matriksa u medjumembranski prostor (na četiri mesta) gradijent potencijala - membranski potencijal - potencijalna energija za sintezu ATP; mitohondrijska ATP-sintetaza.

20 Energetski bilans disanja: 2NADH+H + 6 ATP 2FADH 2 4 ATP Treba oduzeti 2 ATP koji se utroše e za transport piruvata iz citosola u mitohondrije, tako da je konačan an bilans 36 ATP.

21 Energetski bilans disanja: Konačni ni bilans: 1 molekul glukoze 36 molekula ATP

22 Direktna oksidacija glukoze Odvija se u citoplazmi (može e i u hloroplastima); može e da se odvija i u anaerobnim uslovima Dve faze: -oksidacija glukoza-6-fosfata u pentozu-p 6C 6 H 12 O 6 +6H 2 O 6C 5 H 10 O 5 +6CO 2 +12H 2 -regeneracija glukoza-6-fosfata koji ide ponovo u ciklus 6C 5 H 10 O 5 5 C 6 H 12 O 6 Krajnji produkti su CO i 2 NADPH+H+ Pentoze - značajni ajni intermedijeri, zato se ovaj ciklus zove i ciklus pentoza-fosfata fosfata,, odnosno oksidativni pentozo- fosfatni ciklus.

23 Direktna oksidacija glukoze Odvija se u citoplazmi (može e i u hloroplastima); može e da se odvija i u anaerobnim uslovima. Dve faze: -oksidacija glukoza-6-fosfata u pentozu-p 6C 6 H 12 O 6 +6H 2 O 6C 5 H 10 O 5 +6CO 2 +12H 2 -regeneracija glukoza-6-fosfata koji ide ponovo u ciklus 6C 5 H 10 O 5 5 C 6 H 12 O 6 Krajnji produkti su CO 2 i NADPH+H + Pentoze - značajni intermedijeri, zato se ovaj ciklus zove i ciklus pentozafosfata, odnosno oksidativni pentozo-fosfatni ciklus.

24 Reakcioni mehanizam koji omogućava razgradnju organskih materija u odsustvu O 2 naziva se vrenje. Vrenjem 1 molekula glukoze nastaju 2 molekula ATP (90% energije ostaje vezano u produktima (alkohol, mlečna kis., mravlja kis., propionska kis., buterna kis. i dr.).

25 Činioci koji utiču na disanje Spoljašnji: - mineralne materije - temperatura - voda - sastav atmosfere (koncentracija gasova) - svetlost Unutrašnji nji činioci: - rastenje i razviće - infekcija