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