Glykolysen, citronsyracykeln, andningskedjan

Såhär ligger det till: Vi håller på och läser kapitlet "Cellen i funktion" och detta kapitel handlar till största delen om DNA och sådant. Min lärare tycker dock att vi redan har läst om det i biologin, så nu koncentrerar vi oss på ett litet avsnitt som handlar om det jag skrev i rubriken istället. Detta behandlas väldigt ytligt i boken, så läraren har gett oss en massa stenciler och grejen där detta beskrivs djupare.

Hur som helst så är inte dessa stenciler så pedagogiska (det är mest bilder, ingen text) så jag skulle uppskatta om någon kunde ta sig tid och läsa igenom min "grovsammanfattning" av vad som händer inne i cellen och se om jag har missat något vesäntligt, eller har förstått någonting helt åt pipan.

Observera att detta inte på något sätt är en uppsats eller något annat slags betygsgrundande uppgift utan endast en koll för min egen skull.

Vi börjar alltså vid glykolysen, som sker i cytoplasman. En sexkolskropp kommer in och ATP-molekyler går in och lämnar fosfor så att det sitter två fosfatgrupper på den (dessa går åt sedan vid transport in i mitokondrien). Sedan delar sexkolskroppen upp sig i två trekolsgrupper (precis innan uppdelningen sker regleringen av ATP mha enzymet fosfofruktokinas). Dessa trekolskropar bildar nu varsin molekyl pyrodruvsyra, och allt som händer nu kommer alltså att ske två gånger (en för varje trekolskropp).

Mitokondrien tar nu upp pyrodruvsyran och bryter ner den till acetyl-koenzym A (aktiv ättiksyra), vilken är en inträdesmolekylen i citronsyracykeln, samtidigt som en molekyl koldioxid avgår.

Den aktiva ättiksyran kommer at kopplas samman med oxalättiksyra och föreingen är nu åter en sexkolskropp. Enzymet kommer att spjälka den till ny oxalättiksyra, samt koldioxid. Väteatomer kommer att frigöras till vätebärare (NAD+ eller FAD+), och ATP kommer att frigöras. Den återbildade oxalättiksyran inleder sedan ett nytt varv i citronsyracyklen tillsammans med en ny pyrodruvsyramolekyl.

Detta sker endast vid tillgång på syre. Under anaeroba förhållanden är citronsyracykeln avstängd, och istället kommer pyrodruvsyran att reagera med en vätebärare och bilda mjölksyra (laktat).

Citronsyracykeln sker alltså i mitokondriens mitt, matrix. Nu går vi vidare till andningskejdan, som sker i det veckade (tylakoidmembranet?). Där finns något som heter enzymkomplex 1, 2 och 3 och jag har inte till fullo förstått vad det är för något, men i dessa kommer vätebärarna från glykolysen och citronsyracykeln, NADH och FADH2 (de reducerade formerna) att lämna av sina protoner (återoxideras). För varje två protoner, kommer en ATP att kunna bildas. I enzymkomplex 1 återoxideras NADH (varför?), i nr 2 FADH2 (varför?) och i nr 3 kommer endast protoner och syre att bilda vatten. De protoner som pumpas ut ur dessa enzymkomplex kommer att hamna i mitokondriens membranmellanrum och sedan gå ut i cellen.

Varje NAD som kommer in under hela processen kommer att ge upphov till 3 ATP (varför?) och varje FAD 2 ATP.



Detta var väl i stora drag det som kapitlet har handlat om, ser det vettigt ut? Det som är mest oklart är andningskedjan, förstår inte riktigt det går till just som det gör... Blev lite wall av text nu men om någon kunde titta igenom den och komma med kommentarer vore det jättesnällt.

Jag skriver ut hela kedjan så kan du själv jämföra ifall du förstår rätt. Jag kan inte ta gift på att allt är 100% rätt (det var ett tag sen jag höll på med detta själv), men jag är 99% säker (det beror ju på hur djupt man vill gå ner i detaljer)

Citronsyracykeln

1. Glukos transporteras in i cellen genom underlättad diffusion m.h.a. ett kanalprotein (passiv transport). Väl inne i cytosolen omvandlas det till glukos-6-fosfat genom att en ATP lämnar ifrån sig en fosfatgrupp. Anledningen till att detta sker omedelbart är för att hålla glukosnivån låg för att underlätta intransport av nytt glukos.

2. Glukos-6-fosfaten omvandlas till fruktos-6-fosfat

3. Fruktos-6-fosfaten fosforyleras genom att en ATP molekyl lämnar ifrån sig sin fosfatgrupp. Det som bildas är fruktos-1,6-bisfosfat. Enzymet som gör detta kallas för fruktofosfokinas 1 och är glykolysens huvudsakliga regulatorenzym. Det inhiberas av höga halter ATP och citrat och reaktionen avstannar då och glukosen lagras i form av glukos-6-fosfat som kan användas för att b.l.a. glykogenproduktion.

4. Fruktos-1,6-bisfosfat (som är en sexkolring) delas då i två trekolskedjor. Dessa två är glyceraldehyd-3-fosfat och dihydroxyacetonfosfat. Dessa två är isomerer och om man avlägsnar den ena så kommer den andra utjämna jämvikten genom att övergå till den andra formen. Dihydroxyacetonfosfat kan sens kickas in i lipolysen och användas för att syntetisera fettsyror, eller, som sagt, användas till att fortsätta glykolysen.

5. Glyceraldehyd-3-fosfat reduceras i nästa steg genom att ta emot två elektroner från en NADH (som då bildar NAD+ + H+). Samtidigt så tar den upp en oorganisk fosfatgrupp och bildar 1,3-fosfoglycerat. Det är detta steget som är det viktigaste när det gäller att omvandla oorgansikt fosfor till organiskt (alltså vårat upptag av fosfor).

6. 1,3-bisfosfoglycerat avger en fosfatgrupp till en ADP som då bildar en ATP. Slutprodukten blir då 1-fosfoglycerat.

7. 1-fosfoglycerat hydrolyseras (avger en H2O) och bildar PEP.

8. PEP fosforylerar en ADP till ATP och bildar då pyruvat.

9. Pyruvatet kan antingen ta elektronerna från en NADH och bilda laktat (anaerob förbränning) eller transporteras in i mitokondrierna för att där ingå i citronsyracykeln.

Citronsyracykeln

1. Pyruvat släpper en koldioxid, reducerar en NAD till NADH och binder till ett enzym som kallas konenzym A. Slutprodukten blir acetyl-koenzym A.

2. Acetyl-koenzym A reagerar med oxaloacetat vilket gör att koenzym a släpper och citrat bildas.

3. Citratet omvandlas till isocitrat.

4. Isocitrat släpper en koldioxid, reducerar en NAD till NADH och bildar alfa-ketoglutarat

5. Alfa-ketoglutarat släpper en koldioxid och reducerar en NAD till en NADH. Därefter binder återigen koenzym A och succinyl-koenzym A bildas.

6. Succinyl-koenzym A ger en fosfatgrupp till en GDP som bildar en GTP och därefter släpper koenzym A igen. Slutprodukten är succinat.

7. Succinat oxideras till fumarat i samband med elektrontransportkedjans komplex II (genom FADH2).

8. Fumarat omvandlas till malat.

9. Malatet reducerar en NAD till en NADH och bildar oxaloacetat.

10. Oxaloacetatet kan då reagera med en ny acetyl-koenzym A och cykeln kan gå ännu ett varv.


Elektrontransportkedjan

Elektrontransportkedjan sker i mitokondriernas innermembran, alltså inte i tylakoidmembranet (tylakoidmembranet finns i växternas kloroplaster INTE i mitokondrierna). Mitokondriernas elektrontransportkedja är alltså membranbunden (alltså en respiration).

Elektrontransportkedjan syftar till att nyttja reduktionskraften hos NADH till att pumpa protoner till utsidan av innermembranet, varför tar vi senare.

Det som händer är följande:

1. NADH binder till komplex I som tar elektronerna från NADH och skickar dem vidare till en kinon-molekyl. Samtidigt som detta sker så utnyttjas lite av elektronernas kraft till att pumpa protoner från membranets insida till dess utsida.

2. När kinonen tar emot elektronerna så blir den negativt laddad. För att motverka denna laddning och få förmågan att röra sig fritt genom membranet så binder den två protoner från insidan av membranet som den senare släpper av på utsidan. Samtidigt så färdas den till komplex III (cytokrom b och c1) som tar emot elektronerna. Samtidigt så pumpar komplex III protoner till utsidan.

3. Cytokrom c tar emot elektronerna från komplex III och överlämnar dem till komplex IV.

4. Komplex IV tar emot elektronerna och överlämnar dem till en syrgasmolekyl (som vi andas in) som tillsammans med protoner bildar vatten.

Detta är helt enkelt ett sätt att "tappa av" elektronernas energi och nyttja den till att skapa en koncentrationsskillnad av protoner på de olika sidorna av membranet. NADH agerar som elektrondonator och syre som slutgiltig elektronmottagare. NADH bildas ju i citronsyracykeln.

Ett ytterliggare steg är att succinatet från citronsyracykeln kan komplexbinda med ett annat komplex i citronsyracykeln nämligen komplex II som sitter mellan kinonen och komplex III. Succinat kan då binda med komplex II som i sin tur binder till kinonen och och FAD.molekyl. Kinonen kan då ta emot två elektroner från succinatet genom att reducera en FAD till FADH2 med hjälp av komplex II. Fördelen med detta är att du mjölkar ur mer energi ur citronsyracykeln, men du missar det första komplexet då elektronerna går direkt från kinonen till komplex III och förlorar då viss protonpumpning.

ATP-syntes.

Som sagt så är hela syftet med elektrontransportkedjan att pumpa protoner till motsatt sida av membranet, alltså utsidan. Detta syftar i sin tur till att syntetisera ATP. Jag är osäker på hur mycket du vet om termodynamik och gradienter, men genom att bygga upp en högre protonkoncentration på en sida av membranet så skapar du dels en koncentrationskillnad i protoner och en laddningsskillnad (då protoner är positivt laddade). Detta gör i sin tur att protonerna kommer vilja söka sig till andra sidan av membranet för att utjämna skillnaden (precis som när man häller vatten ur en hink). Genom att reglera detta flödet av protoner så kan du rent mekaniskt driva ett ATP-syntas som sitter i membranet. Så genom att utnyttja de inströmmande protonernas energi (som i ett vattenfall) så kan du skapa energi till att driva ATP-syntaset (som ett vattenhjul). Detta skapar då i sin tur ATP från ADP och en fri fosfatgrupp. ATPn kan sedan användas för att driva andra reaktioner (som glykolysen).


Hur många protoner som pumpas ut har jag medvetet valt att inte skriva ut då detta kan skilja sig enormt beroende på gradientens storlek, temperatur och en massa andra mer komplexa saker.

Samma sak med hur många ATP som kan syntetiseras, då detta b.l.a. beror på protongradientens storlek (jämför med att ju högre vatten faller ifrån, desto mer energi kan utvinnas).




Hoppas att det gav något iallafall. Har du fler frågor så är det bara att ställa dem.

Jaja, gamal tråd, men måste...
Tack som fan för beskrivningen, väldigt lättförstålig text

Ännu ett ytterligare steg är ju att första oxidationssteget i beta-oxidationen av fettsyror lämnar två H till ytterligare ett kompex i ETK och reducerar FAD till FADH2. Även dessa elektroner hamnar sedan hos CoQ. Man räknar väl nu med att det finns minst 8 komplex i elektrontransportkedjan.