Odgovori na postavljena pitanja - Biologija
Stanici je za odvijanje raznih procesa potrebna energija. Heterotrofni organizmi energiju dobivaju razgradnjom organskih spojeva koji su nastali procesom
fotosinteze u autotrofnih organizama.
Energija se kod heterotrofa osigurava oksidacijsko - redukcijskim reakcijama, tj. prelaženjem elektrona od donora na akceptor elektrona. Ovisno o konačnom
akceptoru elektrona razlikujemo dva glavna tipa reakcija razgradnje koje daju energiju: u jednom slučaju kao konačni akceptor elektrona služi kisik (disanje), a
u drugom organska molekula, koja nastaje u samom procesu (vrenje, fermentacija).
Kao polazni supstrat za disanje je uglavnom glukoza. Slijed reakcija vodi kroz 11 enzimskih kataliziranih stupnjeva od glukoze do piruvata (GLIKOLIZA:
C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2
C3H4O3 + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O) Taj slijed se odvija u citoplazmi stanice. U
aerobnim uvjetima stanica iskorištava energiju koja je sadržana u piruvatu. Pretvorba piruvata zbiva se pri oksidativnoj razgradnji u mitohondrijima u 3 stupnja
(slika 1 i slika 2):
Piruvat se oksidativno dekarboksilira pomoću multienzimskog kompleksa piruvat-dehidrogenaze. Pri tome nastali acetat ne postoji u slobodnom obliku
već kao acetilni ostatak vezan na koenzim A.
Produkti reakcije piruvat dehidrogenaze potpuno se oksidiraju u krebsovom ciklusu. Dakle, u ciklusu treba razgraditi acetilni ostatak do CO2 te
prenijeti 4 elektronska para na primaoce. Kao što je to u svakom kružnom procesu uobičajeno ulazna se tvar (oksaloacetat), koja najprije preuzima acetilni
ostatak uz stvaranje citrata, regenerira tijekom ciklusa. Obje reakcije, pri kojima se oslobađaju obje molekule CO2, uvijek su oksidativne
dekarboksilacije kod kojih NAD+ preuzima par elektrona. Oksidativnom dekarboksilacijom α-ketoglutarata, koju katalizira
α-ketoglutarat-dehidrogenaza, nastaje sukcinat koji je vezan kao sukcinil-CoA. Nastala tioesterska veza bogata je energijom u obliku ATP-a.
Dva daljnja elektronska para oslobađaju se pri oksidaciji sukcinata i malata. Dok kao primalac elektrona za malat-dehidrogenazu služi NAD+,
sukcinat-dehidrogenaza sadrži kovalentno vezani FAD (flavin-adenin-dinukleotid), koji preuzima elektronski par te ga uključuje u dišni lanac.
(slika 3)
Zbirna reakcija:
acetil-CoA + NAD+ + FAD + ADP + Pi + 2 H2O 2 CO2 + 3 NADH +
FADH2 + ATP + 2 H+ + CoA
Elektroni velikog negativnog redoks-potencijala, koje su pri nastajanju piruvata, oksidativne dekarboksilacije piruvata i u krebsovom ciklusu preuzeli
piridin-nukleotidi ili FAD prolaze sad kroz lanac redoks-supstancija stupnjevitog potencijala (dišni lanac) na čijem je kraju kisik. Energija koja se oslobađa
pri tom toku elektrona, ponovo se upotrebljava za sintezu ATP (oksidativna fosforilacija, slika 4 i
slika 5.). Jedna molekula glukoze pri potpunoj oksidativnoj
razgradnji daje 36 molekula ATP-a.
Dario Kadoić
Student 4. godine, smjer: profesor biologije
Prirodoslovno-matematički fakultet, Zagreb