Główna zawartość
Kurs: AP®︎ Biology (2018) > Rozdział 9
Lekcja 6: Wiecej o oddychaniu komórkowymPowiązania pomiędzy oddychaniem komórkowym i innymi szlakami
Jak cząsteczki inne niż glukoza dostają się do procesu oddychania komórkowego. Zastosowanie produktów pośrednich oddychania komórkowego do biosyntezy. Tłumaczenie na język polski: fundacja Edukacja dla Przyszłości dzięki wsparciu Fundacji HASCO-LEK
Wprowadzenie
Do tej pory spędziliśmy dużo czasu na opisywaniu ścieżek wykorzystywanych do rozkładu glukozy. Kiedy usiądziesz do lunchu, pewnie zjesz kanapkę z indykiem, wegetariański burger lub sałatkę. Prawdopodobnie nie sięgniesz po miskę z czystą glukozą. Jak zatem pozostałe składniki żywności - takie jak białka, tłuszcze i węglowodany inne niż glukoza - rozkładają się w celu wytworzenia ATP?
Jak się okazuje, szlaki oddychania komórkowego, które już poznaliśmy, są kluczowe dla pozyskiwania energii z tych wszystkich różnych cząsteczek. Aminokwasy, tłuszcze i inne węglowodany mogą zostać przekształcone w różne produkty pośrednie glikolizy i cyklu kwasu cytrynowego, umożliwiając im wślizgnięcie się do procesu oddychania komórkowego przez wiele bocznych drzwi. Gdy cząsteczki te wejdą do szlaku, nie ma znaczenia, skąd pochodzą: po prostu przejdą pozostałe etapy, w wyniku czego powstaną NADH, FADH
Ponadto nie każda cząsteczka, która weźmie udział w procesie oddychania komórkowego, ukończy cały szlak. Tak jak różne rodzaje cząsteczek mogą zasilać oddychanie komórkowe przez różne produkty pośrednie, tak produkty pośrednie glikolizy i cyklu kwasu cytrynowego można usunąć na różnych etapach i wykorzystać do wytworzenia innych cząsteczek. Na przykład wiele produktów pośrednich glikolizy i cyklu kwasu cytrynowego jest wykorzystywanych w szlakach budujących aminokwasy
W poniższych rozdziałach przyjrzymy się kilku przykładom tego, jak różne cząsteczki, inne niż glukoza, mogą wchodzić do procesu oddychania komórkowego.
Jak węglowodany wchodzą do szlaku
Większość węglowodanów wchodzi do procesu oddychania komórkowego podczas glikolizy. W niektórych przypadkach wejście na szlak polega po prostu na rozbiciu polimeru glukozy na poszczególne cząsteczki glukozy. Na przykład glikogen, polimer glukozy, jest w naszym ciele wytwarzany i przechowywany zarówno w komórkach wątroby, jak i mięśniowych. Jeśli poziom cukru we krwi spadnie, glikogen zostanie rozbity na cząsteczki glukozy zawierające fosforan, które mogą łatwo wejść do procesu glikolizy.
Monosacharydy niebędące glukozą również mogą wchodzić do procesu glikolizy. Na przykład sacharoza (cukier stołowy) składa się z glukozy i fruktozy. Po rozbiciu sacharozy, fruktoza może łatwo wejść w glikolizę: dodanie grupy fosforanowej przekształca ją w fruktozo-6-fosforan, trzecią cząsteczkę na szlaku glikolizy
Jak białka wchodzą do szlaku
Kiedy spożywasz białka w jedzeniu, twoje ciało musi je rozbić na aminokwasy, zanim będą mogły zostać wykorzystane przez twoje komórki. Zazwyczaj aminokwasy są poddawane recyklingowi i wykorzystywane do wytwarzania nowych białek. Nie są utleniane w celu uzyskania paliwa.
Jeśli jednak jest więcej aminokwasów niż potrzebuje organizm lub komórki umierają z głodu, niektóre aminokwasy mogą ulec rozkładowi w celu wytworzenia energii poprzez oddychanie komórkowe. Aby wejść do procesu oddychania komórkowego, grupy aminowe aminokwasów muszą najpierw zostać usunięte. W tym etapie amoniak
Po ich dezaminacji różne aminokwasy wchodzą do szlaku oddychania komórkowego na różnych etapach. Właściwości chemiczne każdego aminokwasu określają, w jaki produkt pośredni można go najłatwiej przekształcić.
Na przykład, kwas glutaminowy (aminokwas), który ma łańcuch boczny kwasu karboksylowego, ulega przekształceniu w produkt pośredni cyklu kwasu cytrynowego - α-ketoglutaran. Ten punkt wejścia dla glutaminianu ma sens, ponieważ obie cząsteczki mają podobną strukturę z dwiema grupami karboksylowymi, jak pokazano poniżej
Jak lipidy wchodzą do szlaku
Tłuszcze, zwane bardziej formalnie trójglicerydami, można podzielić na dwie składowe, które wchodzą do szlaku oddychania komórkowego na różnych etapach. Trójgliceryd składa się z trójwęglowej cząsteczki zwanej glicerolem i trzech ogonów kwasów tłuszczowych przyłączonych do glicerolu. Glicerol może być przekształcony w aldehyd 3-fosfoglicerynowy, produkt pośredni glikolizy, i kontynuować przez pozostałą część szlaku oddychania komórkowego.
Z kolei kwasy tłuszczowe muszą zostać rozłożone w procesie zwanym beta-oksydacją, który ma miejsce w matriks mitochondriów. Podczas beta-oksydacji ogony kwasów tłuszczowych ulegają rozkładowi na szereg dwuwęglowych jednostek, które łączą się z koenzymem A, tworząc acetylo-CoA. Acetylo-CoA płynnie zasila cykl kwasu cytrynowego.
Oddychanie komórkowe: droga dwukierunkowa
Dużo czasu poświęciliśmy temu, w jaki sposób cząsteczki mogą wchodzić do szlaku oddychania komórkowego, ale ważne jest również, aby rozważyć, w jaki sposób mogą one go opuścić. Cząsteczki szlaku oddychania komórkowego można usuwać na wielu etapach i wykorzystywać do budowy innych cząsteczek, w tym aminokwasów, nukleotydów, lipidów i węglowodanów.
Przyjrzyjmy się jednemu przykładowi, acetylo-CoA (wspomniany wcześniej), który powstaje podczas oddychania komórkowego, może być przekierowany z cyklu kwasu cytrynowego i wykorzystany do budowy cholesterolu. Cholesterol stanowi szkielet hormonów steroidowych w naszym ciele, takich jak testosteron i estrogeny.
To, czy lepiej „spalić” cząsteczki paliwa na drodze oddychania komórkowego, czy też wykorzystać je do budowy innych cząsteczek, zależy od potrzeb komórki - podobnie jak to, które konkretne cząsteczki zbudują!
Chcesz dołączyć do dyskusji?
Na razie brak głosów w dyskusji