Aeroobne glükolüüs, mõisted (0)

Bioloogia mõisted
Jaanuar, 2010
Aeroobne glükolüüs – glükoosi täielik lõhustumine hapniku olemasolul , mis koosneb tsitraaditsüklist (TCA) ja hingamisahela reaktsioonidest. Tsitraaditsükli reaktsioonid toimuvad mitokondri sisemuses ja hingamisahela reaktsioonid mitokondri harjakeste membraanides.
Aine- ja energiavahetus – organismis asetleidvaid sünteesi- ja lagundamisprotsesse, mis tagavad tema aine- ja energiavahetuse nimetatakse metabolismis. Metabolismi võib tinglikult jagada kaheks omavahel tihedalt seotud osaks: assimilatsiooniks ja dissimilatsiooniks.
Anaeroobne glükolüüs ehk käärimine – toimub hapniku puudumisel, lõpeb kas piimhappe või etanooli moodustumisega. Anaeroobse glükolüüsi reaktsioonid toimuvad raku tsütoplasmas.
Assimilatsioon – sünteesiprotsessid (vaja täiendavat energiat(fotosünteesis päikeseenergia, enamasti siiski ATP molekulid), lähteaineid, ensüüme). Selle käigus saadakse organismile vajalikke ühendeid: sahhariide , lipiide, valge, nukleiinhappeid jt. Lisaks fotosünteesile on olulisteks assimilatsiooni-protsessideks veel DNA, RNA ja valgu süntees. Raku tasemel anabolism .
ATP – adenosiintrifosfaat on makroenergiline ühend, mis osaleb kõigi organismide aine- ja energiavahetuses. ATP on moodustunud lämmastikalusest adeniin , riboosist ja kolmest fosfaatrühmast. Sellest ühe fosfaatrühma eraldamisel moodustub ADP ja vabaneb energia (E). ATP moodustub peamiselt glükolüüsil, käärimisel, hingamisel ja fotosünteesil, kui ADP-le liidetakse üks fosfaatrühm ja salvestatakse E. Lisaks ATP-le salvestatakse E-t veel GTP-sse, CTP-sse ja UTP-sse - nukleotiididesse, mida kasutatakse ka RNA ning DNA sünteesil. 
Autodroof – organism, kes eluks vajalikud orgaanilised ained suudab ise sünteesida lihtsatest anorgaanilistest ühenditest kehavälise energiaallika kaasabil. N: autotroofsed bakterid ja fotosünteesivad taimed.
Calvini tsükkel – fotosünteesi pimedusstaadiumi reaktsioonid moodustavad Calvini tsükli, kus seotakse CO2 ja NADPH2. Lõpptulemuseks on kolmesüsinikulised suhkru molekulid. Nende omavahelisel ühenemisel saadakse glükoos. Tsüklis kasutatakse ära valgusstaadiumis salvestatud ATP energiat ja NADPH2 molekule. Calvini tsükli reaktsioonide käigus tekkinud NADP ja ADP on uuesti kasutatavad valgusstaadiumi reaktsioonides, glükoosi molekulid aga väljuvad kloroplastidest või moodustavad esmase säilitustärklise.
Dissimilatsioon – lõhustamisprotsessid (vaja ainet, ensüüme, energia salvestamise võimalust). Protsessis võime eristada biopolümeeride hüdrolüüsi (nt tärklise lagundamine glükoosi molekulideks) ja sellele järgneva monomeeride (nt glükoosi) oksüdatsiooni. Energia vabanemine , see talletatakse makroergilistesse ühenditesse, üheks peamiseks on ATP. Raku tasemel katabolism .
Etanoolkäärimine – pärmseened ja mõned bakterid teostavad anaeroobsetes tingimustes etanoolkäärimist, sel juhul ei eraldu H aatomeid ja moodustub vaid kaks etanooli (C5H5OH) ja kaks ATP molekuli (nt veini tootmine).
Glükolüüs – glükoosi algne lagundamine toimub päristuumsete rakkude tsütoplasma võrgustikus (siledapinnalises). Protsessi tulemusena saadakse ühest kuuesüsinikulisest glükoosi molekulist kaks kolmesüsinikulist püroviinamarihappe molekuli (CH3COCOOH) ja eraldub neli vesiniku aatomit. Sellega kaasneb ka kahe ATP molekuli süntees (2 ADP + 2 Pi = 2ATP ). Püroviinamarihappe lagundamine jätkub tsitraaditsüklis. Eraldunud 4H aatomit seostuvad vesinikukandjaga NAD, tänu millele saab H aatomeid kasutada hingamisahela reaktsioonides. 2 NAD + 4 H ⇆ 2 NADH2. Jaguneb aeroobseks ja anaeroobseks. Anaeroobses on produktiks piimhape ja etanool.
Heterodroof – organism, kes eluks vajaliku energia ja orgaanika saamiseks lagundavad valmis orgaanilisi ühendeid. N: enamik baktereid, seened, klorofüllita taimed, kõik loomad.
Hingamisahela reaktsioon – toimuvad mitokondrite sisemembraanide harjakestes, kus glükolüüsil ja tsitraaditsüklis moodustunud NADH2 energia arvel saab täiendavalt sünteesida ATP molekule. NADH2 molekulid vabanevad H aatomitest. Moodustunud NAD on vesinikusidujana uuesti kasutatav glükolüüsil ja tsitraaditsükli reaktsioonides. Eraldunud vesinik seotakse aga O2’ga ja moodustub H2O. Vabaneva energia arvel saab 12 NADH2 molekuli kohta sünteesida 36 ATP molekuli.
12 NADH2 + 6 O2 → 12 NAD + 12 H2O
36 ADP + 36 Pi↷ 36 ATP
(kokku hingamisahela järgselt 38 ATP molekuli)
Makroergiline ühend – orgaanilised ained, millesse salvestatud energiat saab kasutada biosünteesireaktsioonides. ATP, GTP (valkude sünteesil kasutatakse), CTP, UTP – kasutatakse kõiki RNA sünteesiks. ATP, GTP, CTP, TTP – kasutatakse DNA sünteesiks.
Metabolism – dissimilatsiooni ja assimilatsiooni protsessid. Organismis asetleidvaid sünteesi- ja lagundamisprotsesse, mis tagavad tema aine- ja energiavahetuse ümbritseva keskkonnaga, nim metabolismiks .
Piimhape – ehk 2-hüdroksüpropaanhape (C3H6O3) on üks karboksüülhapetest. Piimhape tekib lihaste tööl ilma hapniku juurdepääsuta, piima, kurkide ja kapsaste hapnemisel ja piimasuhkru käärimisel.
Pimedusstaadium – toimuvad kloroplasti lamellidest väljaspool (stroomas). Sahhariidide sünteesiks vajalik CO2 siseneb õhulõhede kaudu taime ja difundeerub kloroplastidesse. Calvini tsükkel – fotosünteesi pimedusstaadiumi reaktsioonid (Melvin Calvin , avastaja). Seal kasut. valgusstaadiumis salvestatud ATP energiat ja NADPH2 molekule. Pimedusstaadiumi lõpptulemus – kolmesüsinikulised suhkru molekulid -> ühinevad omavahel, tekib glükoos. 6CO2 + 12 NADPH2 -> C6H12O6 + 6 H2O + 12 NADP (18 ATP -> 18 ADP + 18 Pi) Calvini tsükli käigus tekkinud NADP ja ADP on uuesti kasutatavad valgusstaadiumi reaktsioonides, glükoosi molekulid väljuvad kloroplastidest või moodustavad esmase säilitustärklise.
Püroviinamarihape – aeroobse glükoosi saadus
Tsitraaditsükkel – glükolüüsi tulemusena saadud püroviinamarihappe edasine lagundamine. Koosneb ensüümide poolt katalüüsitavatest reaktsioonidest, mille käigus eralduvad järk-järgult CO2 molekulid ja H aatomid. Protsess: 1. enne tsüklisse sisenemist eralduvad püroviinamarihappest CO2 molekulid ja H aatomid (seotakse NAD poolt -> NADH2). 2. et ühe glükoosimolekuli kohta moodustub 2 molekuli püroviinamarihapet, siis eraldub vaheetapist ja tsitraaditsüklist kokku 20 H aatomit. Osa neist pärineb ka tsüklisse sisenevatest vee molekulidest. H aatomid seotakse NAD poolt -> 10 NADH2 molekuli -> suunduvad hingamisahelasse. CO2 on jääkprodukt ja difundeerub mitokondritest välja (väljahingatav õhk). Siin toimub ka lipiidide ja aminohapete lõplik lagundamine.
Valgusstaadium – fotosüsteemid (klorofülli molekulid koos teiste pigmentide ja valkudega, vajalikud valgusenergia muundamiseks) moodustuvad kloroplastide sisemuses paiknevates lamellimembraanides. Fotosüsteem II – kasutab ergastunud elektronide energiat vee molekulide lagundamiseks (vee fotooksüdatsiooniks e fotolüüsiks) ja ATP sünteesiks. Vee fotooksüdatsioonil moodustub molekulaarne hapnik (O2), eralduvad elektronid ja vesinikuioonid. Hapnik väljub õhulõhede kaudu ümbritsevasse keskkonda.
2 H2O -> O2 + 4 H+ + 4e. Fotosüsteem I – ei osale vee fotooksüdatsioonis, põhiülesanne NADPH2 moodustamine. Süsteemis valgusenergia toimel ergastunud elektronid liiguvad NADP molekulidele, mis seejärel seovad ümbritsevast keskkonnast H+-ioone: NADP + 2e + 2 H+ NADPH2 . Moodustunud NADPH2 on H allikaks fotosünteesi pimedusstaadiumis toimuva sahhariidi sünteesil. Valgusstaadiumi reaktsioonide tulemusena saadakse ATP ja NADPH2 molekulid, mis on vajalikud pimedusstaadiumi.
Vee fotooksüdatsioon – veemolekulide lagundamisreaktsioonide jada fotosünteesi valgusstaadiumis, mille käigus klorofülli molekulide ergastatud elektronide energia arvelt toimub ATP süntees, NADPH2 moodustumine ja eraldub O2. Protsess toimub nähtava valguse olemasolul.