Download - Resp Aeroba Ciclu Krebs

Transcript
Page 1: Resp Aeroba Ciclu Krebs

Ea este împărŃită în 2 procese:● ciclul Krebs (Hans Krebs care a postulat în 1937 existenŃa lui ) – se

desfăşoară în matrixul mitocondriilor; ● lanŃul transportor de electroni (LTE), care produce ATP prin procesul de

fosforilare chemiosmotică – ce are loc în membrana internă a mitocondriilor.

►Schematic energia eliberată în cursul descompunerii oxidative a compuşilor organici, se poate exprima astfel:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energie (686 Kcal.)

I. Ciclul Krebs (ciclul acidului citric)

Moleculele de acid piruvic, produse în timpul glicolizei, conŃin multă energie în legăturile dintre moleculele lor. Ca să poată folosi această energie, celula trebuie să o transforme în formă de ATP. Pentru acest lucru, moleculele de acid piruvic trebuie să ajungă a fi încorporate şi degradate în ciclul Krebs până la CO2 şi H2O. Ciclul Krebs se desfăşoară în 9 trepte:

1. Acidul piruvic (PIR) mută o moleculă de CO2 din PIR şi apoi scoate un electron (H+) pentru a reduce NAD+ (nicotin amid dinucleotid) la NADH2, rămânând acetilul. În acelaşi timp, enzima - CoA - se combină cu acetilul rămas, formând acetil CoA care intră în ciclul Krebs.

PIR

CO2

NAD+ NADH2

Acetil + CoA AcetilAcetil CoACoA

Page 2: Resp Aeroba Ciclu Krebs

2. C grupului acetil (al acetil CoAacetil CoA) + acidul oxalo acetic (AOA)acidul oxalo acetic (AOA) acid citricacid citric

3. Acidul citricAcidul citric acidul izocitricacidul izocitric (izomerul său).

4. Acidul izocitricAcidul izocitric acidul α-cetoglutaric

5. Acidul α-cetoglutaric succinil CoAsuccinil CoA,

6. Succinil CoASuccinil CoA

7. Acidul succinicAcidul succinic

8. Acidul fumaricAcidul fumaric acidul malicacidul malic

9. Acidul malicAcidul malic

se transformă

se oxideazăse oxidează

CO2 NAD+ NADH2

se oxideazăse oxidează

CO2 NAD+ NADH2

se fosforilează

CoA GDP+ GTP(guanozintrifosfat)

energieATP

acid succinicacid succinic

se oxideazăse oxidează acid fumaricacid fumaric

FAD+ FADH2(flavin adenin dinucleotid)

se hidrolizeazăse hidrolizează

acidul oxalo acetic (AOA)acidul oxalo acetic (AOA)se oxideazăse oxidează

NAD+NADH2

şi ciclul se reia !!

Page 3: Resp Aeroba Ciclu Krebs

succ

inil

succ

inil--

CoA

CoA

sinte

taza

sinte

taza

Faza anaerobă

Ansamblul reacŃiilor chimice din cadrul respiraŃiei aerobe

acid α-cetoglutaric 5C

acid piruvic

acetil CoACoA

acid citric

acid izocitric

succinil CoA

acid fumaric

acid succinic

acid oxaloacetic

ATP

CoACoA

CoACoA

CoACoA

HH22OO

izocitrat dehidrogenazaizocitrat dehidrogenaza

+ PaGDP

succinat dehidrogenazasuccinat dehidrogenaza

malat malat dehidrogenazadehidrogenaza

Faza aerobăCiclul Ciclul KrebsKrebs

piruvat dehidrogenazapiruvat dehidrogenaza

6C

acid malic

glucoză acizi graşi

acil CoA

β oxidare

+

αα-- cetoglutarat dehidrogenazacetoglutarat dehidrogenaza

Page 4: Resp Aeroba Ciclu Krebs

În consecinŃă, fiecare moleculă de acid piruvic (PIR) generează:

• 4 molecule de NADH2; • 1 molecule de ATP.• 1 molecule de FADH2; • Ies din ciclu 4 molecule de CO2.

■ Deoarece în urma glicolizei se produc 2 molecule de acid piruvic /1 molec. glucoză, fiecare moleculă de glucoză este prelucrată de 2 ori în cadrul ciclului Krebs.

Toate aceste reacŃii sunt catalizate de enzime - dehidrogenaze - (catalizează transferul de protoni de H+);

II. LanŃul transportor de electroni (LTE)

Moleculele de NADH2 şi FADH2 (flavin adenin dinucleotid) au fost reduse, primind electroni, cu nivel energetic ridicat, de la moleculele de acid piruvic, în ciclul Krebs. Ele înmagazinează acum energie potenŃială. Aceste molecule cărăuş, transportă electronii, cu potenŃial energetic ridicat, împreună cu protonii de H+, din matrix (unde a avut loc ciclul Krebs) către LTE din membrana internă mitocondrială.

► După mai multe trepte, NADH2 este oxidat la NAD+ iar FADH2 la FAD+ (prin pierderea treptată a 2 electroni şi 2 protoni de H, întâi de la FADH2 la FADH şi apoi FAD).

Page 5: Resp Aeroba Ciclu Krebs

SpaŃiul inter-membranal

Membranaiinternă

Matrix

PorŃiune din mitocondrie

● Din acest motiv protonii de H+ tind să se deplaseze, prin membrană, însensul gradientului de concentraŃie (din compartimentul extern către cel intern). ● Singurul mod de trecere a lor este prin canalele proteice unde sunt prezente, de-a lungul membranei interne a mitocondriei, enzimele de membrană – 3 complexe enzimatice.

■ Electronii, transmişi la LTE, furnizează energia necesară pentru a pompa protonii de H+,din membrana internă în spaŃiul intermembranal al mitocondriei. Această concentraŃie de protoni de H+ produce o energie potenŃială.

■ Electronii, cu potenŃial energetic ridicat, sunt transferaŃi, de-a lungul membranei interne, la moleculele de ubichinonă (Q)şi citocromul C, care reprezintă transportorii de electroni din interiorul membranei.

Page 6: Resp Aeroba Ciclu Krebs

3. Oxigenul este acceptorul final de electroni, el combindu-se cu electronii şi ionii de H+ pentru a produce apă. Eliberarea O2 este catalizată de enzimedecarboxilaze.Toate moleculele care sunt parte din transportul acestor elelctroni reprezintă LTE.

Energia protonilor de H+ este folosită pentru a produce ATP prin fosforilarea

ADP într-o reacŃie intermediară enzimatică. Atâta timp cât gradientrul osmotic electrochimic suplineşte energia, tot procesul se referă la fosofrilarea

chemiosmotică.

SpaŃiul intermembranal

Matrix

Membrana internă

MitocondriaZonă din animaŃie

Citoplasmă

Electronii, transferaŃi complexelor enzimatice, din moleculă în moleculă, prin membrana internă a mitocondriei, pierd câte ceva din energia lor la fiecare treaptă a procesului.

SpaŃiuintermembranal

Fosforilarea chemiosintetică a ADP şi sinteza ATP pe baza protonilor de H+

din spaŃiul intermembranal

Page 7: Resp Aeroba Ciclu Krebs

II. Degradarea lipidelor (lipidoliza)

Se realizează în 2 etape:1. hidroliza moleculelor de lipide;2. oxidarea produşilor rezultaŃi din hidroliză.

Materialul iniŃial de degradare este glucoza, ce se formează în fotosinteză, sau provenit din descompunerea enzimatică a poliglucidelor: amidon sau inulină proces în care acidul fosforic are un rol important.

►Substratul respirator este format din gliceride care sunt hidrolizate în glicerină şi acizi graşi sub acŃiunea enzimei lipaza.

►Procesul de β-oxidare care se realizează, produce acid piruvic, iar oxidarea completă merge şi până la CO2 şi H2O, ce se realizează în ciclul Krebs.

►Enzimele care intervin în β-oxidare sunt cantonate în mitocondrii. ►Lipogeneza şi lipidoliza sunt fenomene legate strâns de metabolismul glucidelor.

III. Degradarea substanŃelor proteice (proteinoliza)

►Procesul de utilizare a substaŃelor proteice cuprinde:1. hidroliza macromoleculelor proteice; 2. desmoliza - degradarea acizilor aminici.

►În urma dezaminării aminoacizilor se formează acizi α-cetonic (β-cetonici) şi NH3.

Page 8: Resp Aeroba Ciclu Krebs

● Dintre acizii α-cetonici o parte:• pot fi încorporaŃi în ciclul Krebs (acizii: piruvic, oxalo-acetic şi cetoglutaric); • alŃii pot participa la formarea zaharurilor.

● Acizii β-cetonici urmează calea metabolismului lipidic sau participă la sinteza acizilor graşi.

● NH3 foloseşte pentru sinteza noilor molecule proteice dar, când este eliberat în cantitate mare, plantele, pentru a evita intoxicarea datorită lui, îlîncorporează în amide care intră în metabolismul proteic.

►Cea mai mare parte din energia chimică, eliberată în respiraŃie, este apoi folosită în desfăşurarea proceselor vitaleale plantelor. ►Energia chimică eliberată în urma respiraŃiei depinde de natura substratuluirespirator. InformaŃii destul de precise, asupra naturii substratului oxidat, se obŃin prin determinarea coeficientului respirator (QR).

►QR = raportul dintre volumul de CO2 eliminat si O2 absorbit, in acelaşi timp, de catre acelaşi Ńesut.

● In cazul in care in respiratie sunt consumate glucide: QR = 1. Ex.: cazul organelor de rezervă amilacee (tuberculi de cartof, boabe de grâu, frunze Ńinute la întuneric);

CO2

O2QR =

Page 9: Resp Aeroba Ciclu Krebs

● Dacă se consuma lipide, QR ≈ 0.7 (funcŃie de natura compusului oxidat);

● Dacă se utilizează peptide: QR ≈ 0.8 (în caz de inaniŃie avansată);

● In cazul folosirii acizilor organici (in special tricarboxilici), valoarea QR este supraunitar (mai mare decât 1) pentru ca acizii organici au moleculabogată în O2 iar, pentru oxidarea lor completă, cantitatea de O2 ce se absoarbe din atmosferă este mai mică decât cea de CO2 care se elimină.

►Aceste date au caracter informativ, orientativ pentru că QR variază şi în funcŃie de alŃi factori, cum ar fi:

- excesul de O2 molecular;- temperatura;- transformările metabolice intermediare.

În timpul respiraŃiei, în plante se distrug cantităŃi mari de substanŃe organice.Ex.: 30.000 kg de porumb, acumulează în 8 ore 300 kg de substanŃă organică iar, în 24 ore, ca rezultat al respiraŃiei se distrug 175 kg.

Page 10: Resp Aeroba Ciclu Krebs
Page 11: Resp Aeroba Ciclu Krebs

II. RespiraŃia anaerobă

Este procesul vital prin intermediul căruia anumite organisme reuşesc să descompună combinaŃii organice complexe în substanŃe simple, eliberând energie, în condiŃiile lipsei de O2 molecular din atmosferă. Produşii finali, de cele mai multe ori, sunt CO2, H2 şi eneregie. Energia produsă pe această cale are un randament scăzut (16%) faŃă de substanŃele oxidate.

Plantele aerobe pot rezista în condiŃiile lipsei de O2 o scurtă perioadă de timp, trecând în respiraŃie anaerobă, de fapt intramoleculară.

Grupa organismelor anaerobe cuprinde unele bacterii, ciuperci microscopiceşi actinomicete. Organismele microscopice cu respiraŃie anaerobă, produc fermentaŃii, foarte importante pentru om.

La organismele anaerobionte, oxidările sunt incomplete şi se încheie cu formarea unor produşi organici intermediari care mai conŃin cantitaŃi micide energie chimică potenŃială, putând fi oxidati până la formare de CO2.

Din aceste oxidari nu se obŃine H2O, iar cantitatea de energie este mică.

C6H12O6 → alcooli/ acizi organici + CO2 + energie (16-30 Kcal.)

Page 12: Resp Aeroba Ciclu Krebs

După natura chimică a substanŃelor care rezultă din fermentaŃii ele pot fi:

1. FermentaŃia alcoolicã se realizeazã prin degradarea glucozei pânã la alcool etilic, CO2 şi energie. Ea reprezintã modul de respiraŃie al unor ciuperci inferioare, numite drojdii (levuri). Ex. Saccharomyces cerevisiae, S. ellipsoideus etc. Astfel:

● drojdia de vin fermentează soluŃia de zaharoză a mustului din struguri sau alte fructe.

● drojdia de bere eliberează din corpul său o enzimă complexă –zimaza - care transformă glucoza în alcool etilic, CO2 şi eliberează energie, care apoi este folosită de ciupercă.

►Degradarea glucozei implică 2 faze:

Schema fermentaŃiei alcoolice (dupã Purvesşi colab., 2001).

a. faza glicolitică – hexozele sunt descompuse în acid piruvic;b. decarboxilarea acidului piruvic în acetaldehidă care, apoi este redusă

la alcool etilic.►FermentaŃia alcoolică are importanŃă mare în fabricarea pâinii: drojdia de bere introdusă în aluat produce fermentaŃia maltozei pînă la alcool etilic şi CO2. CO2 rezultat determină dospirea aluatului.

2 molec. de ac. piruvic

Page 13: Resp Aeroba Ciclu Krebs

FermentaŃia alcoolică are o largã aplicaŃie şi în prepararea vinului, în fabricareaberei şi a spirtului

2. FermentaŃia lactică are loc sub acŃiunea enzimelor produse de bacteriile lactice(Lactobacillus bulgaricus, L. casei) şi a unor specii de ciuperci inferioare (Mucor sp.).

Procesul fermentaŃiei lactice se desfăşoară în mai multe faze:

▪ IniŃial unele bacterii transformă zahărul din lapte (lactoza) în glucoză şi galactoză;

▪ alte bacterii produc fermentaŃia lactică propriu-zisă, prin care molecula de glucoză (galactoză) este descompusă în 2 molecule de acid lactic:

C6H12O6 2 CH3-CHOH-COOH + 15 Kcal

Schema fermentaŃiei lactice (după Purves şi colab., 2001)

►FermentaŃia lactică are aplicaŃii practice în industria laptelui (la prepararaea iaurtului, chefirului şi a laptelui acidofil), în agricultură pentru însilozarea nutreŃurilor, la prepararaea murăturilor (castraveŃilor, varză), precum şi în industria producătoare de acid lactic.

(acid lactic)(glucoză)

Page 14: Resp Aeroba Ciclu Krebs

3. FermentaŃia propionică este consuderată o continuarea a fermentaŃiei lactice deoarece sub acŃiunea bacteriilor propionice, acidul lactic este transformat într-o serie de acizi: ac. propionic, ac. acetic, ac. succinic etc.

Acest tip de fermentaŃie are aplicaŃii în industria brânzeturilor şi a caşcavalului(gustul caracteristic este dat de ac. obŃinuŃi din degradarea ac. lactic).

4. FermentaŃia acetică este produsă de anumite bacterii din genul Acetobacter, care transformă zaharurile sau alcoolul etilic în acid acetic. Ea se poate realiza pe 2 căi fermentative, conform reacŃiilor chimice:

● anaerobă: C6H12O6 3 CH3-COOH + 15 cal.

● oxidativă:

FermentaŃia acetică este importantă pentru producerea oŃetului.

C6H12O6 CH3-CH2-OH + O2 CH3-COOH + H2O + 117 cal.(etanol) (acid acetic)

5. FermentaŃia butirică se desfăşoară sub acŃiunea enzimelor produse de bacteriile butirice, printr-un lanŃ de reacŃii intermediare prin care glucidele complexe sunt transformate în cele din urmă în acid butiric, CO2, H şi energie. Are aplicatŃii în:

▪ industria untului, prin enzimele produse de bacteria Clostridium

pasteurianum

▪ în industria inului şi a cânepei folosindu-se bacteria Bacillus amylobacter, care distruge Ńesutul de legătură dintre fibre.

Page 15: Resp Aeroba Ciclu Krebs

6. FermentaŃia metanică este caracterizată prin producerea şi degajarea de metan. Are loc în bălŃi, turbării şi în staŃiile de epurare a apelor de canal, prin degradarea celulozei de către metanobacterii. FermentaŃia metanică stă la baza formării zăcămintelor de metan.

FACTORI CARE INFLUENłEAZĂ PROCESUL DE RESPIRAłIE

I. Factorii interni

1. SpeciaEste un factor important ce influenŃează intensitatea respiraŃiei (I.R.). Astfel, plantele cu un ciclu ontogenetic scurt, la care diviziunea celulară şi creşterea necesită un consum ridicat de energie au şi o I.R. mai mare.

Ex.: • plantele de tip fotosintetic C3, respiră mai intens ca cele C4;• plantele terestre respiră mai intens ca cele submerse;• plantele suculente respiră mai intens ca cele nesuculente (ierboase).

2. Vărsta planteiPlantele care au o activitate metabolică mai intensă, au şi o I.R. mai mare. Ex.: • la varză, după 95 de zile de la semănat, I.R. este 75 mgCO2/Kg/h iar la

125 de zile scade la 46 mg CO2/kg/h. • frunzele din mijlocul căpăŃânii (mai tinere) au I.R. mai mare faŃă de cele

exterioare.

Page 16: Resp Aeroba Ciclu Krebs

3. Organele plantei. • łesuturile fiziologice active, cum sunt cele meristematice, au o I.R. mai mare,

comparativ cu celelalte Ńesuturi.• In general, rădăcinile şi organele de depozitare (bulbi, tuberculi, rizomi, etc.)

au o I.R. mai redusă decăt la tulpini, frunze şi flori.

4. Cantitatea de substanŃă organică de rezervăPlantele cu nutriŃie deficitară, în care s-au acumulat cantităŃi reduse de substanŃe de rezervă (plantele eliolate), au o I.R. mai mică.

5. PrezenŃa învelişurilor protectoarePrezenŃa tunicilor (catafile) la bulbii de ceapă, usturoi etc. favorizează acumularea de CO2 în bulb care duce la inhibarea procesului de respiraŃie. Bulbii complet tunicaŃi au valoarea I.R. - 9,3 mg CO2/Kg/h, în timp ce la bulbii neacoperiŃi (scvamoşi), ea este mai mare - 17 mgCO2/Kg/h (adică de 1,9 ori).

6. Starea sanitară a plantelorLezarea Ńesuturilor, atacul produs de microorganisme parazite produce intensificarea procesului de respiraŃie. Ex: în cazul secŃionării cartofilor I.R. creşte de 7-10 ori.

AlŃi factori mai pot fi:7. PrezenŃa etilenului (hormonul de maturare a fructelor). Este stimulul maturizării fructelor în perioada maximă de coacere (preclimacteric). 8. ConŃinutul apă al celulelor etc.

Page 17: Resp Aeroba Ciclu Krebs

II. Factorii externi1. LuminaInfluienŃa luminii este indirectă şi se manifestă prin rolul pe care-l are în procesul de fotosinteză, ducănd la intensificarea respiraŃiei.2. TemperaturaIntre 0-400C, intensitatea respiraŃiei se desfăşoară conform legii lui Van’t Hoff (la fiecare 100C se produce o intensificare a intensităŃii respiraŃiei cu 1,5-1,6 ori), evidentă chiar şi la temperaturi negative (-): la grâu -70C şi la pin -30-400C. La temperaturi ridicate se produce diminuarea procesului de respiraŃie, ca urmare a degradării substanŃelor proteice.

3. Umiditatea soluluiAtât în cazul rădăcinilor, cât şi al frunzelor, umiditatea excesivă dar şi insuficienŃa apei (stres hidric) determină inhibarea procesului de respiraŃie în celule.

● Stresul hidric determină:- închiderea hiroactivă a stomatelor; - penetrarea O2 în celule.

● Umiditatea excesivă determină:- închiderea hidropasivă a stomatelorcrează în sol condiŃii de anaerobioză.

Page 18: Resp Aeroba Ciclu Krebs

4. Cantitatea de CO2din sol ProporŃia 3-5% a CO2 din atmosfera solurilor grele au efect evident asupra I.R. Creşterea acestei proporŃii peste 5%, diminuiază intensitatea respiraŃiei, iar la procente ce depăşesc 12% respiraŃia este inhibată.

5. NutriŃia minerală a plantelorProducŃiile agricole, provenite din parcele pe care s-au aplicat cantităŃi mari de îngrăşăminte azotate, au o I.R. mai mare comparativ cu cele provenite de pe parcele nefertilizate.

6. AcŃiunea unor substanŃe chimiceErbicidele, fungicidele, hormonii, utilizate în cultura plantelor, influenŃează în mod diferit respiraŃia plantelor, în sensul că, unele o inhibă altele o stimulează.

Page 19: Resp Aeroba Ciclu Krebs

TABEL COMPARATIV ÎNTRE FOTOSINTEZĂ ŞI RESPIRAłIE

Nr. crt.

FOTOSINTEZA RESPIRAłIA

1. Are loc numai la lumină Are loc şi la lumină şi la întuneric

2.Plantele iau din mediu de viaŃă (aer, apă, sol) CO2.

Plantele iau din mediu de viaŃă (aer, apă, sol) O2

3. Plantele elimină O2 Plantel elimină CO2

4. Plantele acumulează energie Plantele eliberează energie

5.Are loc numai în celulele care conŃin clorofilă Are loc în toate celulele plantei

6.Plantele sintetizează substanŃele organiceCO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

SubstanŃele organice din plante se descompunC6H12O6+6O2 6CO2 + 6H2O + E

7. Ca urmare planta creşte în greutate Ca urmare planta scade în greutate.

Page 20: Resp Aeroba Ciclu Krebs
Page 21: Resp Aeroba Ciclu Krebs
Page 22: Resp Aeroba Ciclu Krebs
Page 23: Resp Aeroba Ciclu Krebs
Page 24: Resp Aeroba Ciclu Krebs

În respiraŃie se foloseşte treptat numai o parte din substanŃele organice de rezervă, legat de cerinŃele pentru energie a plantelor.

Marea majoritate a organismelor vii folosesc în respiraŃie, O2 din aer, sol, apă = respiraŃie aerobă. Se obŃin ca produşi finali CO2, H2O şi energie. Energia produsă pe această cale are un randament mare (60%) faŃă de substanŃele oxidate;

Alte organisme, mai puŃine la număr, folosesc pentru nevoile vitale energia rezultată în urma descompunerii unor substanŃe care se găsesc în mediul lor de viaŃă în lipsa oxigenului O2 = respiraŃie anaerobă. Produşii finali sunt CO2, H2 şi eneregie. Energia produsă pe această cale are un randament scăzut(16%) faŃă de substanŃele oxidate.

I. RespiraŃia aerobă

Este caracteristică tuturor plantelor vasculare, dar poate fi întâlnită şi la alge, unele bacterii şi ciuperci. În acest tip de respiraŃie, plantele folosesc O2 molecular din atmosferă pentru oxidarea combinaŃiilor organice din care se eliberează energia necesară

tuturor fenomenelor vitale.Aerul din atmosferă, pătrunde în plante, prin stomate şi lenticele, ajungând, prin spaŃiile intercelulare, la fiecare celulă în parte.

Page 25: Resp Aeroba Ciclu Krebs

b. Faza aerobă

Acidul piruvic, produs în faza anaerobă a respiraŃiei, este mai departe degradatîn cadrul fazei aerobe (respiraŃiei aerobe). Acestă fază reclamă O2 şi produce mai multă energie decât glicoliza. Ea este împărŃită în 2 procese:

● ciclul Krebs (Hans Krebs care a postulat în 1937 existenŃa lui ) – se desfăşoară în matrixul mitocondriilor;

● lanŃul transportor de electroni (LTE), care produce ATP prin procesul defosforilare chemiosmotică – se desfăşoară în membrana internă a mitocondriilor.

►Schematic energia eliberată în cursul descompunerii oxidative a compuşilor organici, se poate exprima astfel:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energie (686 Kcal.)

I. Ciclul Krebs (ciclul acidului citric)

Moleculele de acid piruvic, produse în timpul glicolizei, conŃin multă energie în legăturile dintre moleculele lor. Ca să poată folosi această energie, celula trebuie să o transforme în formă de ATP. Pentru acest lucru, moleculele de acid piruvic trebuie să ajungă a fi încorporate şi degradate în ciclul Krebs până la CO2 şi H2O. Ciclul Krebs se desfăşoară în 9 trepte:

1. Acidul piruvic (PIR) mutâ o moleculă de CO2 din PIR şi apoi scoate un electron (H+) pentru a reduce NAD+ (nicotin amid dinucleotid) la NADH2, rămânând un acetil. În acelaşi timp, enzima - CoA - se combină cu acetilul rămas, formând acetil CoA care intră în ciclul Krebs.

Page 26: Resp Aeroba Ciclu Krebs

2. Formarea acidul citric are loc când C grupului acetil al acetil CoA, se combină cu acidul oxalo acetic (AOA) ciclul Krebs, desfăşurat anterior.

3. Acidul citric se transformă în izomerul său acidul izocitric.

4. Acidul izocitric se oxidează pentru a forma acidul α-cetoglutaric. În cadrul acestei trepte este eliberată 1 moleculă de CO2 şi are loc reducerea NAD+ la

NADH+ + H+.5. Acidul α-cetoglutaric se oxidează la succinil CoA, prod. CO2 şi NADH2.

6. Succinil CoA eliberează CoA se fosforilează GDP+ la GTP care cedează energia ATP- ului, trecând în acid succinic.

7. Acidul succinic se oxidează la acid fumaric, reducând FAD+ la FADH2.

8. Acidul fumaric se hidrolizează, formând acidul malic.

9. Acidul malic se oxidează, formând acidul oxaloacetic (AOA), reducând NAD+ la NADH2 şi ciclul se reia.

Deoarece în urma glicolizei se produc 2 molecule de acid piruvic /1 molec. glucoză, fiecare moleculă de glucoză este prelucrată de 2 ori în cadrul ciclului Krebs. Toate aceste reacŃii sunt catalizate de enzime - dehidrogenaze - (catalizează transferul de protoni de H+);

În consecinŃă pentru fiecare moleculă de glucoză se formează:

• 6 molecule de NADH+ + H+; • 2 molecule de ATP.

• 2 molecule de FADH2; Ies din ciclu 4 molecule de CO2.

Page 27: Resp Aeroba Ciclu Krebs

1. Hidroliza amidonului se realizează prin intermediul celor 2 tipuri de enzime:α şi β amilaza până la maltoză.

►Fosforilarea amidonului este o reacŃie foarte importantă şi, spre deosebire de hidroliză, este reversibilă. Comparativ cu hidroliza, această reacŃie prezintă avantajul că furnizează -oze fosforilate, evitându-se o fosforilare ulterioară, deoarece desmoliza nu poate avea loc decât pe zaharuri fosforilate.

2. Desmoliza -ozelor este fază producătoare de energie. Poate avea loc în diverse moduri dar nu au fost evidenŃiate decât 2 principale:

- glicoliza care asigură transformarea totală a hexozelor în ac piruvic ce este încorporat în ciclul Krebs;

- ciclul pentozofosfaŃilor care duce la transformarea hexozelor în pentoze, apoi în alte -oze, regenerând 5/6 din hexozele ce au fost încorporate iniŃial. Restul de 1/6 este degradat până la CO2 şi H2O.

II. Degradarea lipidelor (lipidoliza)

Se realizează în 2 etape:1. hidroliza moleculelor de lipide;2. oxidarea produşilor rezultaŃi din hidroliză.

Materialul iniŃial de degradare este glucoza, ce se formează în fotosinteză, sau provenit din descompunerea enzimatică a poliglucidelor: amidon sau inulină proces în care acidul fosforic are un rol important.

Page 28: Resp Aeroba Ciclu Krebs

3. FermentaŃia propionică este consuderată o continuarea a fermentaŃiei lactice deoarece sub acŃiunea bacteriilor propionice, acidul lactic este transformat într-o serie de acizi: ac. propionic, ac. acetic, ac. succinic etc.

Acest tip de fermentaŃie are aplicaŃii în industria brânzeturilor şi a caşcavalului(gustul caracteristic este dat de ac. obŃinuŃi din degradarea ac. lactic).

4. FermentaŃia acetică este produsă de anumite bacterii din genul Acetobacter, care transformă zaharurile sau alcoolul etilic în acid acetic. Ea se poate realiza pe 2 căi fermentative, conform reacŃiilor chimice:

● anaerobă: C6H12O6 3 CH3-COOH + 15 cal.

● oxidativă:

FermentaŃia acetică este importantă pentru producerea oŃetului.

C6H12O6 CH3-CH2-OH + O2 CH3-COOH + H2O + 117 cal.(etanol) (acid acetic)

5. FermentaŃia butirică se desfăşoară sub acŃiunea enzimelor produse de bacteriile butirice, printr-un lanŃ de reacŃii intermediare prin care glucidele complexe sunt transformate în cele din urmă în acid butiric, CO2, H şi energie. Are aplicatŃii în:

▪ industria untului, prin enzimele produse de bacteria Clostridium

pasteurianum

▪ în industria inului şi a cânepei folosindu-se bacteria Bacillus amylobacter, care distruge Ńesutul de legătură dintre fibre.

Page 29: Resp Aeroba Ciclu Krebs

CREŞTEREA PLANTELOR

Creşterea plantelor = totalitatea proceselor vitale care concură la realizarea

măririi ireversibile a corpului plantelor. În timpul creşterii au loc modificări permanente de mărime, formă şi structură a organelor vegetale, nefiind incluse transformări calitative legate de: forma organelor, de reproducere şi participarea acestora la formarea fructelor şi seminŃelor.

• În cursul trecerii plantei de la faza vegetativă la faza reproductivă au loc modificări calitative care Ńin de dezvoltarea plantelor. Deci creşterea şi dezvoltarea sunt 2 procese calitative deosebite dar legate între ele.

I. Creşterea celulară. La angiosperme, creşterea celulară este localizată în anume zone meristematice. Celulele meristematice se divid, formând celule fiice care cresc în volum. Mărirea volumului celulei fiice se poate realiza uniform, rezultând celule izodiametrice (ex. celulele parenchimatice), sau inegale într-o anume direcŃie (celulele prozenchimatice).

În cursul creşterii se realizează şi faza diferenŃierii celulelor (elongaŃie). Astfel, creşterea meristematică se realizează prin diviziunea celulară, iar la marginea meristemelor, celulele meristematice încep să se întindă. Deci, întinderea celulelor corespunde cu începutul fazei de diferenŃiere a Ńesuturilor definitive, când se realizează şi îngroşarea pereŃilor celulari.

Page 30: Resp Aeroba Ciclu Krebs

►Cea mai mare parte din energia chimică, eliberată în respiraŃie, este apoi folosită în desfăşurarea proceselor vitaleale plantelor.

Page 31: Resp Aeroba Ciclu Krebs

Meristem de aşteptare

Inel iniŃial

Meristem medular

FAD (fully oxidized form, or quinone form) accepts two electrons and two protons to become FADH2 (hydroquinone form). FADH2 can then be oxidized to the semireduced form (semiquinone) FADH by donating one electron and one proton. The semiquinone is then oxidized once more by losing an electron and a proton and is returned to the initial quinone form (FAD).

FAD can be reduced to FADH2, whereby it accepts two hydrogen atoms (a net gain of two electrons):