7.13: זרחון חמצוני - תשואת ATP

Last updated
Save as PDF

Page ID: 210590

Boundless
Boundless

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

אטומי ese היו במקור חלק ממולקולת גלוקוז. בסוף המסלול, האלקטרונים משמשים להפחתת מולקולת חמצן ליוני חמצן. האלקטרונים הנוספים על החמצן מושכים יוני מימן (פרוטונים) מהמדיום שמסביב ונוצרים מים.

תשואת ATP

כמות האנרגיה (כ-ATP) המתקבלת מקטבוליזם של גלוקוז משתנה בין המינים ותלויה בתהליכים תאיים קשורים אחרים.

מטרות למידה

תאר את מקורות השונות בכמות ה- ATP המיוצרת לכל מולקולת גלוקוז הנצרכת

טייק אוויי מפתח

נקודות מפתח

בעוד שקטבוליזם של גלוקוז תמיד מייצר אנרגיה, כמות האנרגיה (במונחים של מקבילות ATP) המיוצרת יכולה להשתנות, במיוחד בין מינים שונים.
מספר יוני המימן שמתחמי שרשרת הובלת האלקטרונים יכולים לשאוב דרך הממברנה משתנה בין המינים.
NAD ⁺ מספק יותר ATP מאשר ^{FAD+בשרשרת} הובלת האלקטרונים ויכול להוביל לשונות בייצור ATP.
השימוש בחומרי ביניים מקטבוליזם של גלוקוז במסלולים ביו-סינתטיים אחרים, כגון סינתזת חומצות אמינו, יכול להוריד את התשואה של ATP.

מונחי מפתח

קטבוליזם: חילוף חומרים הרסני, כולל בדרך כלל שחרור אנרגיה ופירוק חומרים.

תשואת ATP

בתא אוקריוטי, תהליך הנשימה התאית יכול לחילוף חומרים של מולקולה אחת של גלוקוז ל-30 עד 32 ATP. תהליך הגליקוליזה מייצר רק שני ATP, בעוד שכל השאר מיוצרים במהלך שרשרת הובלת האלקטרונים. ברור ששרשרת הובלת האלקטרונים יעילה בהרבה, אך ניתן לבצע אותה רק בנוכחות חמצן.

דמות — איור\(\PageIndex{1}\): נשימה תאית בתא אוקריוטי: ניתן לראות את הגליקוליזה בחלק השמאלי של איור זה מניבה 2 מולקולות ATP, בעוד שחלק שרשרת הובלת האלקטרונים בפינה הימנית העליונה יניב את 30-32 מולקולות ה- ATP הנותרות בנוכחות חמצן.

מספר מולקולות ה- ATP הנוצרות באמצעות קטבוליזם של גלוקוז יכול להשתנות באופן משמעותי. לדוגמה, מספר יוני המימן שמתחמי שרשרת הובלת האלקטרונים יכולים לשאוב דרך הממברנה משתנה בין המינים. מקור נוסף לשונות מתרחש במהלך מעבורת האלקטרונים על פני קרומי המיטוכונדריה. ה- NADH שנוצר מגליקוליזה אינו יכול להיכנס בקלות למיטוכונדריה. ^{לפיכך, אלקטרונים נאספים בחלק הפנימי של המיטוכונדריה על ידי NAD ^{+ או FAD +}.} מולקולות ^FAD+אלה יכולות להעביר פחות יונים; כתוצאה מכך, פחות מולקולות ATP נוצרות כאשר ^FAD+פועל כנשא. NAD ⁺ משמש כמעביר האלקטרונים בכבד, ו- ^FAD+פועל במוח.

גורם נוסף המשפיע על התשואה של מולקולות ATP הנוצרות מגלוקוז הוא העובדה שתרכובות ביניים במסלולים אלה משמשות למטרות אחרות. קטבוליזם של גלוקוז מתחבר למסלולים הבונים או מפרקים את כל התרכובות הביוכימיות האחרות בתאים, אך התוצאה לא תמיד אידיאלית. לדוגמה, סוכרים שאינם גלוקוז מוזנים למסלול הגליקוליטי להפקת אנרגיה. יתר על כן, הסוכרים בעלי חמישה פחמנים היוצרים חומצות גרעין עשויים מחומרי ביניים בגליקוליזה. ניתן לייצר חומצות אמינו לא חיוניות מסוימות מתוצרי ביניים הן של הגליקוליזה והן של מחזור חומצת הלימון. שומנים, כגון כולסטרול וטריגליצרידים, עשויים גם הם מתוצרי ביניים במסלולים אלה, וגם חומצות אמינו וגם טריגליצרידים מתפרקים לאנרגיה דרך מסלולים אלה. בסך הכל, במערכות חיות, מסלולים אלה של קטבוליזם של גלוקוז מפיקים כ -34 אחוז מהאנרגיה הכלולה בגלוקוז.