Dissimilatie op celniveau Uitgaande van de brandstof GLUCOSE

Het draait allemaal om de vorming van ATP ADP + Pi + 31 kJ ↔ ATP

Stap 1: Glycolyse = glucose omzetten in pyrodruivenzuur (pdz) in het cytoplasma kost activeringsenergie (2 ATP) H+ en electronen worden vrijgemaakt bij de vorming van pdz deze worden gekoppeld aan 2NAD (transportmolecuul) (2 NADH,H+) er komt 4 ATP vrij >> dus netto een winst van 2 ATP

Bron: Binas

Er zijn nu 2 problemen op te lossen: Pyrodruivenzuur is giftig  moet weg NAD+ zit vol H  NADH,H+ moet weer NAD+ worden: waar blijft de cel met de H? Er twee mogelijkheden:

Er is geen O2: anaërobe dissimilatie De H+ en electronen van NADH2 worden gekoppeld aan PDZ >> melkzuur glucose  2 melkzuur + 2 ATP OF: Eerst wordt CO2 afgekoppeld (=decarboxylatie), waarbij ethanal ontstaat, dat dan weer H+ en electronen van NADH2 overneemt: ethanal  ethanol glucose  2 CO2 + 2 ethanol + 2 ATP Proces 1 en 2 leveren na de glycolyse geen extra ATP meer op; de opbrengst is dus 2 ATP !

Bron: Binas

Er is wel O2 : Aërobe dissimilatie Dan volgen stap 2, 3 en 4 die grotendeels in de mitochondriën plaatsvinden

Bron: Biologie voor Jou

Stap 2: decarboxylering Afsplitsing (decarboxylering) van CO2 van het PDZ = azijnzuur Binding van azijnzuur aan Co-enzym A  acetyl Co-enzym A = actief azijnzuur Er wordt NADH,H+ gevormd  naar stap 4 Dit 2x (er zijn immers 2 PDZ-moleculen uit 1 glucose gevormd)!!

Bron: Binas

Stap 3: citroenzuurcyclus (Krebs cyclus) In de mitochondriën! Oxaal - azijnzuur (C4 verbinding) + actief azijnzuur (C2)  citroenzuur (C6) >> cyclus H2O toevoegen en 2 CO2 vrij Op 4 plaatsen worden H+ en elektronen gekoppeld aan NAD (3x) en FAD (1x) Dit ook weer 2x!!

Bron: Binas

Cyclus gaat 2x, want 2 PDZ gevormd in glycolyse Bron: Binas

Biodata Bron: Biodata

Stap 4: Oxidatieve fosforylering / ademhalingsketen / eindoxidatie / elektronentransportketen / waterstofketen Aan de tussenschotten (binnenmembraan) in mitochondriën NADH,H+ en FADH2 leveren de elektronen voor deze elektronentransportketen waarbij door reductie en oxidatie steeds energie vrijkomt  ATP vorming Aan het eind worden H+ en elektronen gekoppeld aan O2  vorming van H2O ! Per NADH,H+ ontstaan 3 ATP (en per FADH2 : 2 ATP) TOTAAL ontstaan er maximaal 38 ATP bij de totale aërobe dissimilatie Echter, in werkelijkheid is de netto opbrengst lager doordat diverse transportprocessen ook energie kosten.

1) H+ ionen komen in binnenmembraan 2) Elektronen verliezen deel energie 3) Concentratieverschil H+ is energiebron voor ATP-synthase 4) Elektronen reageren met zuurstof en H+ tot water Bron: Biologie voor Jou

Bron: Binas

Bron: Binas

Bruto reactievergelijking dissimilatie C6H12O6+6 H2O+6 O26 CO2+12 H2O+38 ATP (netto) Glycolyse C6H12O6 +2 NAD+ +2 ADP +2 P2 C3H4O3+2 NADH2+2 ATP Decarboxylering 2 C3H4O3+2 H2O +NAD+ 2 C2H4O2+2 CO2+2 NADH2 Citroenzuurcyclus (netto) 2 C2H4O2+4 H2O+ 6 NAD +2 FAD +2 ADP + 2 P  4 CO2+6 NADH2+2 FADH2+ 2 ATP Oxidatieve fosforylering 10 NADH2+2 FADH2+34 ADP+34 P+6 O210 NAD+2 FAD+ 34 ATP+12 H2O

Als een bacterie zich op topsnelheid ( 1x per 20 minuten) deelt, is er een enorme eiwitproductie. Er worden per seconde 1400 eiwitmoleculen gemaakt (elk met molecuulgewicht van 60.000). Gemiddeld 500 aminozuren per eiwit. De vorming van elk eiwit kost 2 miljoen ATP. Elk DNA-molecuul vereist 120 miljoen ATPmoleculen Elk RNA-molecuul vereist 60.000 ATP-moleculen Elk proteïnemolecuul vereist 1500 ATP-moleculen Omdat cytoplasma voor 70% procent uit eiwit bestaat eist de proteïnesynthese 90% van de energie op. De biosynthese van alle componenten in E. coli vereist minimaal 250000 moleculen ATP per seconde, terwijl 1 bacterie slecht 1 miljoen moleculen ATP bezit. De levensduur van een ATP-molecuul is dus een fractie van een seconde. Een mens maakt per dag zijn eigen lichaamsgewicht aan ATP !!