Mitohondrija - biolozi2012.files.wordpress.com · Direktna oksidacija glukoze Odvija se u citoplazmi (mo že i u hloroplastima); mo že da se odvija i u anaerobnim uslovima. Dve faze:-oksidacija

CC66HH1212OO66+6H+6H22O+6OO+6O22 →→→→→→→→12 H12 H22O+6COO+6CO22 /2850 KJ/mol glukoze//2850 KJ/mol glukoze/

Svetlosna Svetlosna energija energija absorbuje se absorbuje se hlorofilima u hlorofilima u biljnim biljnim ććelijamaelijama

U hloroplastima se U hloroplastima se svetlosna energija svetlosna energija koristi za oksidaciju koristi za oksidaciju vode (nastanak Ovode (nastanak O 22), a ), a HH++ i COi CO22 daju ugljene daju ugljene hidrate.hidrate.

Kiseonik se Kiseonik se osloba ña preko osloba ña preko listova, a listova, a eenergija nergija se deponuje u se deponuje u molekulima molekulima ššeeććera.era.

Procesom Procesom ććelijskog elijskog disanja deponovana disanja deponovana energija u energija u ššeeććerima erima prevodi se u ATP i druge prevodi se u ATP i druge energetske metabolite. energetske metabolite. Istovremeno se Istovremeno se osloba ñaju COosloba ñaju CO 2 i H2O.2 i H2O.

HloroplastHloroplast

MitohondrijaMitohondrija

EnergijaEnergija

ĆĆelijsko disanje:elijsko disanje:

ĆĆelijsko disanje je bioloelijsko disanje je biolo šškaka oksidacija oksidacija -- sistem slosistem slo žženih enih procesa (katalisanih brojnim enzimima) koji se sukc esivno procesa (katalisanih brojnim enzimima) koji se sukc esivno smenjuju. Znatan deo nastale energije se prevodi u hemijsku smenjuju. Znatan deo nastale energije se prevodi u hemijsku energiju energiju -- ATP.ATP.

Biološki zna čaj: snabdevanje ćelije energijom za održavanje života; stvaranje brojnih (me ñu)produkata koji u čestvuju u sintezi novih organskih jedinjenja - aminokiseline, masne kiseline i dr.

ĆĆelijsko disanje moelijsko disanje mo žže biti:e biti:-- aerobno aerobno -- elektroni prelaze na Oelektroni prelaze na O 22-- anaerobno anaerobno -- elektroni prelaze na drugeelektroni prelaze na drugeakceptoreakceptore

Materije disanjaMaterije disanjaPrimarno: u vodi rastvorljivi ugljeni hidrati (poli merni oblici Primarno: u vodi rastvorljivi ugljeni hidrati (poli merni oblici ugljenih hidrata se hidrolizuju enzimima: ugljenih hidrata se hidrolizuju enzimima: αααααααα-- i i ββββββββ--amilazom, amilazom, maltazom, invertazom, fosfatazom i dr.). maltazom, invertazom, fosfatazom i dr.). Kada se iscrpe ugljeni hidrati kao supstrat disanja koriste Kada se iscrpe ugljeni hidrati kao supstrat disanja koriste se proteini i lipidi (ne neposredno, vese proteini i lipidi (ne neposredno, ve ćć nakon hidrolize).nakon hidrolize).

G l i k o l i z aG l i k o l i z a

Hemizam i mehanizam disanjaHemizam i mehanizam disanja

““ EmbdenEmbden --MeyerhofMeyerhof --ov put:ov put:1. aktiviranje heksoze sa 2 ATP1. aktiviranje heksoze sa 2 ATP2. prevodjenje molekula heksoze u 2 molekula TP 2. prevodjenje molekula heksoze u 2 molekula TP

(ketotrioza(ketotrioza --dihidroksiacetondihidroksiaceton --P; aldotriozaP; aldotrioza --gliceraldehidgliceraldehid --3P3P3. dehidriranje gliceraldehid3. dehidriranje gliceraldehid --33--P, povezivanje sa P, povezivanje sa

neorganskim fosforom i prenoneorganskim fosforom i preno ššenje fosfata na ADPenje fosfata na ADP4. stvaranje piruvata (pirogro4. stvaranje piruvata (pirogro žždjane kiseline)djane kiseline)

Odvija se u citoplazmi.Odvija se u citoplazmi.

Ugljeni hidrati su metaboliUgljeni hidrati su metaboli ččki aktivni ki aktivni samo u vidu estara fosforne kiseline samo u vidu estara fosforne kiseline --kada se molekul kada se molekul ššeeććera ukljuera uklju čči u i u glikolizu mora se fosforilisati glikolizu mora se fosforilisati →→→→→→→→glukozaglukoza --66--fosfat.fosfat.



ATP

ATP



Energija glikolize: utroEnergija glikolize: utro šši se 2 i se 2 molekula ATP, dobiju se 4 (dva po molekula ATP, dobiju se 4 (dva po svakom molekulu svakom molekulu trioza fosfatatrioza fosfata ) ) →→→→→→→→neto dobit je 2 molekula ATP. neto dobit je 2 molekula ATP. Nastaju i 2 molekula NAD+HNastaju i 2 molekula NAD+H ++..



Krajnji produkt glikolize je piruvat: moKrajnji produkt glikolize je piruvat: mo žže da se razgradi e da se razgradi (aerobno) do CO(aerobno) do CO 22 i Hi H22O, ili da se ukljuO, ili da se uklju čči u fermentaciju i u fermentaciju (anaerobno) gde se dekarboksili(anaerobno) gde se dekarboksili šše e →→→→→→→→ acetaldehid acetaldehid →→→→→→→→ (redukcija) (redukcija) etanoletanol ;; piruvat mopiruvat mo žže e i i da se direktno redukuje u laktat.da se direktno redukuje u laktat.

C i k l u s l i m u n s k e k i s e l i n eC i k l u s l i m u n s k e k i s e l i n e(Ciklus trikarbonskih kiselina (Ciklus trikarbonskih kiselina -- KrebsKrebs --ov ciklus)ov ciklus)


Odvija se u Odvija se u stromi stromi mitohondrija mitohondrija -- piruvat iz citoplazme se piruvat iz citoplazme se prenosi preko piruvat translokatora. prenosi preko piruvat translokatora.

Enzimi Enzimi Krebsovog ciklusa Krebsovog ciklusa nalaze se rastvoreninalaze se rastvoreni u u matriksu, ili matriksu, ili su su labilno vezani labilno vezani za unutraza unutra ššnju stranu nju stranu unutraunutra ššnje membrane nje membrane mitohondrija (sukcinat mitohondrija (sukcinat dehidrogenaza je sastavni dehidrogenaza je sastavni deo membrane)deo membrane) ..

C i k l u s l i m u n s k eC i k l u s l i m u n s k ek i s e l i n ek i s e l i n e

(Ciklus trikarbonskih (Ciklus trikarbonskih kiselina kiselina -- KrebsKrebs --ov ciklus)ov ciklus)

UkljuUklju ččivanje piruvata u ivanje piruvata u ciklus limunske kiseline ciklus limunske kiseline popoččinje njegovom inje njegovom oksidativnom oksidativnom dekarboksilacijom dekarboksilacijom →→→→→→→→acetat (+NADPH+Hacetat (+NADPH+H ++) + ) + koenzim A koenzim A →→→→→→→→ acetil CoA.acetil CoA.


C i k l u s l i m u n s k e C i k l u s l i m u n s k e k i s e l i n ek i s e l i n e

Hemizam i mehanizam Hemizam i mehanizam disanjadisanja

C i k l u s l i m u n s k e C i k l u s l i m u n s k e k i s e l i n ek i s e l i n e

Bilans:Bilans: razgradnjom razgradnjom jednog molekula jednog molekula piruvata nastaju 3 piruvata nastaju 3 molekula COmolekula CO 22; na ; na ččetiri etiri mesta NADH+Hmesta NADH+H ++ i na i na jednom mestu FADHjednom mestu FADH 22; ; jedan ATP.jedan ATP.

ZnaZnaččaj:aj: konakona ččna na razgradnjarazgradnja supstratasupstrata ; ; deo biosintetskih puteva deo biosintetskih puteva (neke aminokiseline (neke aminokiseline nastaju iz nastaju iz medjuprodukata).medjuprodukata).

Mehanizam fosforilacije u respiratornom lancu Mehanizam fosforilacije u respiratornom lancu


Respiratorni lanac: NADH+HRespiratorni lanac: NADH+H ++ i FADHi FADH 22 nastali u glikolizi i nastali u glikolizi i ciklusu limunske kiseline mogu da se:ciklusu limunske kiseline mogu da se:

1. oksiduju preko respiratornog lanca mitohondrija 1. oksiduju preko respiratornog lanca mitohondrija (najzna(najzna ččajnije sa stanoviajnije sa stanovi ššta snabdevanja ta snabdevanja ććelije energijom)elije energijom)

2. oksiduju u drugim oksidoredukcionim procesima2. oksiduju u drugim oksidoredukcionim procesima3. koriste u redukciji razli3. koriste u redukciji razli ččitih supstrataitih supstrata

Respiratorni lanacRespiratorni lanac je smeje sme ššten u ten u unutraunutra ššnjoj membrani mitohondrija.njoj membrani mitohondrija.

Hemizam i mehanizam Hemizam i mehanizam disanjadisanja

Hemizam i mehanizam disanjaHemizam i mehanizam disanjaMehanizam fosforilacije u respiratornom lancu Mehanizam fosforilacije u respiratornom lancu


U respiratornom lancu U respiratornom lancu mitohondrija umitohondrija u ččestvuju:estvuju:

-- ubihinon ubihinon -- UQUQ (nije (nije protein, prenosioc protein, prenosioc vodonika)vodonika)

-- flavoproteiniflavoproteini (protein sa (protein sa prostetiprosteti ččnom grupom FMN, nom grupom FMN, ili FAD; prenosioci ili FAD; prenosioci vodonika)vodonika)

-- citohromicitohromi (proteini sa (proteini sa prostetiprosteti ččnom hemnom hem --grupom; grupom; prenosioci elektrona)prenosioci elektrona)

-- FeFe--SS--proteiniproteini (proteini sa (proteini sa nehemski vezanim Fe u nehemski vezanim Fe u prostetiprosteti ččnoj grupi; noj grupi; prenosioci elektrona)prenosioci elektrona)


Respiratorni lanac je Respiratorni lanac je smesme ššten u ten u ččetiri etiri (tri) (tri) multienzimska kompleksa:multienzimska kompleksa:

1. NADH1. NADH--ubihinon ubihinon oksidoreduktaza = NADHoksidoreduktaza = NADH --dehidrogenazadehidrogenaza

2. sukcinat2. sukcinat --UQUQ--oksidoreduktaza =sukcinatoksidoreduktaza =sukcinat --dehidrogenazadehidrogenaza

3. dihidroUQ3. dihidroUQ --citohrom ccitohrom c --oksidored.=citohromoksidored.=citohrom --b/cb/c 11--kompl.kompl.

4. citohrom c 4. citohrom c --kiseonikkiseonik --oksidored. =oksidored. = citohromcitohrom --a/aa/a33 --kompl.kompl.




Oksidativna fosforilacija:Oksidativna fosforilacija: spregnuta reakcija oksidacije i spregnuta reakcija oksidacije i obrazovanja organskih (makroenergetskih) fosfata.obrazovanja organskih (makroenergetskih) fosfata.

ADP + HADP + H33POPO44 ↔↔↔↔↔↔↔↔ ATP + HATP + H22OO

P/O P/O -- ukazuje na efikasnost respiratornog lanca: odnos izmed ju stvoreukazuje na efikasnost respiratornog lanca: odnos izmed ju stvore nih nih makroenergetskih veza i redukovanih (u vodu) molekula Omakroenergetskih veza i redukovanih (u vodu) molekula O22..

PrenoPreno ššenjem para elektrona od NADHenjem para elektrona od NADH +++H+H++ do kdo k iiseonika dolazi seonika dolazi do premedo preme šštanja 6 protona kroz unutratanja 6 protona kroz unutra ššnju membranu iz nju membranu iz matriksa u medjumembranski prostor (na matriksa u medjumembranski prostor (na ččetiri mesta) etiri mesta) →→→→→→→→gradijent potencijala gradijent potencijala -- membranski potencijal membranski potencijal -- potencijalna potencijalna energija za sintezu ATP; mitohondrijska ATPenergija za sintezu ATP; mitohondrijska ATP --sintetaza.sintetaza.


Energetski bilans disanja:Energetski bilans disanja:

Treba oduzeti 2 ATP koji se Treba oduzeti 2 ATP koji se utroutro šše za transport piruvata iz e za transport piruvata iz citosola u mitohondrije, tako citosola u mitohondrije, tako da je konada je kona ččan bilans 36 ATP.an bilans 36 ATP.

2NADH+H2NADH+H++ →→→→→→→→ 66 ATPATP2FADH2FADH22 →→→→→→→→ 44 ATPATP

Hemizam i mehanizam disanjaHemizam i mehanizam disanjaEnergetski bilans disanja:Energetski bilans disanja:

KonaKona ččni bilans:ni bilans:1 molekul glukoze 1 molekul glukoze →→→→→→→→ 36 molekula ATP36 molekula ATP

Hemizam i mehanizam disanjaHemizam i mehanizam disanjaDirektna oksidacija glukozeDirektna oksidacija glukoze

Odvija se u citoplazmi (moOdvija se u citoplazmi (mo žže i u hloroplastima); moe i u hloroplastima); mo žže da se e da se odvija i u anaerobnim uslovimaodvija i u anaerobnim uslovima

Dve faze:Dve faze:--oksidacija glukozaoksidacija glukoza --66--fosfata u pentozufosfata u pentozu --PP6C6C66HH1212OO66+6H+6H22O O →→→→→→→→ 6C6C55HH1010OO55+6CO+6CO22+12H+12H22

--regeneracija glukozaregeneracija glukoza --66--fosfata koji ide ponovo u ciklusfosfata koji ide ponovo u ciklus6C6C55HH1010OO55 →→→→→→→→ 5 C5 C66HH1212OO66

Krajnji produkti su COKrajnji produkti su CO 22 i NADPH+Hi NADPH+H ++

Pentoze Pentoze -- znaznaččajni intermedijeri, zato se ovaj ciklus zove i ajni intermedijeri, zato se ovaj ciklus zove i ““ ciklus pentozaciklus pentoza --fosfatafosfata ”” , odnosno , odnosno ““ oksidativni pentozooksidativni pentozo --fosfatni ciklusfosfatni ciklus ”” ..

Direktna oksidacija glukozeDirektna oksidacija glukoze

Odvija se u citoplazmi Odvija se u citoplazmi (mo(mo žže i u hloroplastima); e i u hloroplastima); momo žže da se odvija i u e da se odvija i u anaerobnim uslovima.anaerobnim uslovima.

Dve faze:

-oksidacija glukoza-6-fosfata upentozu-P

6C6H12O6+6H2O →→→→ 6C5H10O5+6CO2+12H2

-regeneracija glukoza-6-fosfata koji ide ponovo u ciklus

6C5H10O5 →→→→ 5 C6H12O6

Krajnji produkti suCO2 i NADPH+H+

Pentoze - zna čajni intermedijeri, zato se ovaj ciklus zove i “ciklus pentoza-fosfata”, odnosno “ oksidativni pentozo-fosfatni ciklus”.

Reakcioni mehanizam koji omogu ćava 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, mle čna kis., mravlja kis., propionska kis., buterna kis. i dr.).

Činioci koji uti ču na disanje

SpoljaSpolja ššnji:nji:-- mineralne materijemineralne materije-- temperaturatemperatura-- vodavoda-- sastav atmosfere (koncentracija gasova)sastav atmosfere (koncentracija gasova)-- svetlostsvetlost

UnutraUnutra ššnji nji ččinioci:inioci:-- rastenje i razvirastenje i razvi ććee-- infekcijainfekcija

Documents

Mitohondrija - biolozi2012.files.wordpress.com · Direktna oksidacija glukoze Odvija se u citoplazmi (mo že i u hloroplastima); mo že da se odvija i u anaerobnim uslovima. Dve faze:-oksidacija