ΒΙΟΧΗΜΙΚΕΣ ΣΥΣΧΕΤΙΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΜΕΤΑΒΟΛΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ

 

Δήμητρα Σπανού Χημικός, καθηγήτρια 1ου Γυμνασίου Δάφνης

 

σε επεξεργασία

 ΟΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΚΕΣ ΠΟΡΕΙΕΣ ΣΤΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ

 

Σημαντικές μεταβολικές οδοί για την λειτουργία του κυττάρου και που λαμβάνουν χώρα στους διάφορους τύπους των κυττάρων  Προκαρυωτικά και Ευκαρυωτικά, Αερόβια και Αναερόβια: Γλυκόλυση, Κύκλος του Κιτρικού οξέος (Krebs), Αναπνευστική Αλυσίδα, Οξειδωτική φωσφορυλίωση

 Εδώ θα σημειώσω ποιες από τις πορείες του μεταβολισμού στα κύτταρα είναι κοινές σε διάφορους οργανισμούς, προκαρυωτικούς, ευκαρυωτικούς, μονοκύτταρους, πολυκύτταρους και ποια είναι τα κοινά σημεία σε όσες πορείες εξελίσσονται διαφορετικά

 

Ορισμένες  μεταβολικές πορείες καθώς και τα ένζυμα που παίρνουν μέρος βρίσκονται στο κεφάλαιο του παρόντος

Οι αντιδράσεις του μεταβολισμού της τροφής. Ένζυμα και μηχανισμοί αντιδράσεων στην γλυκόλυση στον κύκλο του κιτρικού οξέος και την οξειδωτική φωσφορυλίωση

 

Oι μεταβολικές πορείες που θα συγκρίνουμε είναι:

                                                             Α.  Η ΓΛΥΚΟΛΥΣΗ   ΕΩΣ ΤΗΝ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΠΥΡΟΣΤΑΦΥΛΙΚΟΥ ΟΞΕΟΣ

Η γλυκόλυση είναι κοινή μεταβολική πορεία για ΟΣΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝ ΤΑ ΣΑΚΧΑΡΑ ΣΤΟΝ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟ (εξαιρούνται κάποιοι παλιοί προκαρυωτικοί όπως σιδηροβακτήρια, θειοβακτήρια κ.λ.π.)

  Σε Αερόβιους  και Αναερόβιους, Προκαρυωτικούς και ευκαρυωτικούς, 

 ΓΙΝΕΤΑΙ ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ (Καταβολισμός)

ΠΕΡΙΛΑΜΒΆΝΕΙ την βιοχημικές διεργασίες της διάσπασης σακχάρων  και ιδιαίτερα της γλυκόζης που προέρχεται από την διάσπαση υδατανθράκων της τροφής.

Από ένα μόριο γλυκόζης παράγονται δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος (CH3COCOOH) και ενέργεια με την μορφή της χημικής ενέργειας ενός μορίου ATP και την αναγωγική ενέργεια του συνενζύμου NADH

                                                                                                                                                                                               

Β. Η ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΑΠΟΚΑΡΒΟΞΥΛΙΩΣΗ ΤΟΥ ΠΥΡΟΣΤΑΣΦΥΛΙΚΟΥ ΟΞΕΟΣ. 

στα ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΑ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΩΝ

Συνδέει τους διάφορους μεταβολικούς δρόμους πριν 1.εισέλθουν τα προϊόντα τους στον κύκλο του Krebs

2.  την δημιουργία λιπών   

 

Γ.  Η ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ ΣΕ ΑΕΡΟΒΙΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ

ΜΗΤΡΑ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΩΝ και ΔΙΑΜΕΜΒΡΑΝΙΑΚΟΣ ΧΩΡΟΣ στα ευκαρυωτικά αερόβια, ενώ στα προκαρυωτικά αερόβια γίνεται στο κυτταρόπλασμα σε σύστημα μεμβρανών που βρίσκονται κοντά στην κυτταρική μεμβράνη

περιλαμβάνει, τον  κύκλο του κιτρικού οξέος, την αναπνευστική αλυσίδα και την οξειδωτική φωσφορυλίωση

1. Ο ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ ΚΙΤΡΙΚΟΥ ΟΞΕΟΣ (KREBS)

 Ο  Κύκλος του Κρεμπς  ή Κύκλος κιτρικού οξέος

 ΣΤΟΥΣ ΑΕΡΟΒΙΟΥΣ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟΥΣ  ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ γίνεται στην ΝΗΤΡΑ ΤΩΝ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΩΝ: Από το CH3COCOOH παράγονται  1 μόριο GTP, 3  μόρια NADH, 1 μόριο FADH2  (Καταβολισμός)  

Ο Κύκλος του Κρεμπς  στους    ΑΕΡΟΒΙΟΥΣ  ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΟΥΣ 
 Γίνεται σε ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΜΒΡΑΝΩΝ ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ ΚΟΝΤΑ ΣΤΗΝ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ

        (Καταβολισμός)   

 

2Α. ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΑΛΥΣΙΔΑ ΑΕΡΟΒΙΩΝ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΩΝ (έχουν μιτοχόνδρια)

Η Αναπνευστική Αλυσίδα γίνεται στην ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΩΝ με Σταδιακή Απόσπαση ενέργειας από τα ηλεκτρόνια ουσιών μέσω πρωτεϊνών της μεμβράνης των μιτοχονδρίων με τελικό αποδέκτη ηλεκτρονίων, το Οξυγόνο  (Καταβολισμός)

2Β. ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΑΛΥΣΙΔΑ ΑΕΡΟΒΙΩΝ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΩΝ (δεν έχουν μιτοχόνδρια)

Η Αναπνευστική Αλυσίδα γίνεται σε ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΜΒΡΑΝΩΝ ΚΟΝΤΑ ΣΤΗΝ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ

 

3.  ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗ

 Οξειδωτική φωσφορυλίωση στην ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ ΤΩΝ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΩΝ: Από την αναγωγική ενέργεια τα NADH , FADH2  φωσφορυλιώνεται το ADP και συντίθεται ATP (Αναβολισμός)

 

 

Δ. ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ  ΑΝΑΕΡΟΒΙΩΝ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΩΝ 

2

  1. Γαλακτική ζύμωση, αιθανική ζύμωση Αναερόβιων Το πυροσταφυλικό οξύ που παράγεται κατά τη γλυκόλυση σε αναερόβιες συνθήκες, μετατρέπεται γαλακτικό οξύ ή αιθανόλη

 

  1. Αναπνευστική Αλυσίδα Αναερόβιων Καταβολισμός (σε έλλειψη οξυγόνου, τελικός αποδέκτης ηλεκτρονίων είναι NO3-  ή   SO4-2
  2.  

 

ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ (ΑΕΡΟΒΙΟΙ)

 

ΜΗΤΡΑ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΩΝ και ΔΙΑΜΕΜΒΡΑΝΙΑΚΟΣ ΧΩΡΟΣ

  1. Κυτταρική Αναπνοή

 α. Κύκλος του Κρεμπς  ή Κύκλος κιτρικού οξέος γίνεται στην ΝΗΤΡΑ ΤΩΝ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΩΝ: Από το CH3COCOOH παράγονται  1 μόριο GTP, 3  μόρια NADH, 1 μόριο FADH2  (Καταβολισμός)     

β. Οξειδωτική φωσφορυλίωση στην ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ ΤΩΝ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΩΝ: Από την αναγωγική ενέργεια τα NADH , FADH2  φωσφορυλιώνεται το ADP και συντίθεται ATP (Αναβολισμός)

 

  1. Διάσπαση τριγλυκεριδίων και λιπαρών οξέων στην ΜΗΤΡΑ ΤΩΝ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΩΝ (Καταβολισμός)

Τα λιπαρά οξέα αποικοδομούνται μέσω της β οξείδωσης και δίνουν ακετυλοσυνένζυμοΑ (CH3COCoA) NADH, FADH2 .

 

  1. Διάσπαση αμινοξέων των πρωτεϊνών   ( Καταβολισμός)

 

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΩΝ – ΔΙΑΜΕΜΒΡΑΝΙΑΚΟΣ ΧΩΡΟΣ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΩΝ

  1. Αναπνευστική Αλυσίδα ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΩΝ Σταδιακή Απόσπαση ενέργειας από τα ηλεκτρόνια ουσιών μέσω πρωτεϊνών της μεμβράνης των μιτοχονδρίων με τελικό αποδέκτη ηλεκτρονίων, το Οξυγόνο  (Καταβολισμός)

 

Οξειδωτική Φωσφορυλίωση  (Αναφέρθηκε πάνω) Αναβολική

 

 

 

ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ (ΑΕΡΟΒΙΩΝ )

 

ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΩΝ ΑΕΡΟΒΙΩΝ

  1. Κύκλος του Κρεμπς    Γίνεται σε ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΜΒΡΑΝΩΝ ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ ΚΟΝΤΑ ΣΤΗΝ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ

        (Καταβολισμός)

 

  1. Διάσπαση λιπαρών οξέων  στο ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ ΤΟΥ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΟΥ ΚΑΙ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ Καταβολισμός)

 

  1. Διάσπαση πρωτεϊνών στο ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ ΤΟΥ ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ  ( Καταβολισμός)

 

ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΟ ΚΑΙ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ

ΑΕΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΑΕΡΟΒΙΩΝ

 

  1. Γλυκόλυση έως πυροστσφυλικό Αερόβιων και Αναερόβιων ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ (Καταβολισμός)

Διάσπαση της γλυκόζης που προέρχεται από τον καταβολισμό των υδατανθράκων. Παράγει πυροσταφυλικό οξύ (CH3COCOOH),  NADH, ATP

  1. Πορεία  φωσφορικών πεντοζών:  Αναβολισμος  Η γλυκ’οζη μπορεί να εισέλθει στην οδό των φωσφορικών πεντοζών (σύνθεση NADPH, απαραίτητο για σύνθεση λιπαρών οξέων και    5Ρ ριβόζη στο κυττόπλασμα)

 

ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ ΑΕΡΟΒΙΩΝ

  1. Γλυκονεογένεση: Στα ηπατικά κύτταρα και κύτταρα του φλοιού των νεφρών, το πυροσταφυλικό οξύ που παράγεται κατά τη γλυκόλυση, αλλά και το οξαλοξικό, η γλυκερόλη από τον καταβολισμό τριγλυκεριδίων, το γαλακτικό οξύ της γαλακτικής ζύμωσης και η 3φωσφορική γλυκεριναλδεϋδη μπορεί να δώσουν εκ νέου την γλυκόζη

 

  1. Παραγωγή λιπαρών οξέων και κετοσωμάτων : Σε υψηλές συγκεντρώσεις ΑΤΡ , Το πυροσταφυλικό οξύ που παράγεται κατά τη γλυκόλυση οδηγείται στην σύνθεση λιπαρών οξέων και κετοσωμάτων

 

ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΟ ΚΑΙ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ ΑΝΑΕΡΟΒΙΩΝ

  1. Γαλακτική ζύμωση, αιθανική ζύμωση Αναερόβιων Το πυροσταφυλικό οξύ που παράγεται κατά τη γλυκόλυση σε αναερόβιες συνθήκες, μετατρέπεται γαλακτικό οξύ ή αιθανόλη

 

  1. Αναπνευστική Αλυσίδα Αναερόβιων Καταβολισμός (σε έλλειψη οξυγόνου, τελικός αποδέκτης ηλεκτρονίων είναι NO3-  ή   SO4-2
  2.