Ainevahetus: Glükoosi lagundamine ja Fotosüntees (5)

MÕISTED
Assimilatsioon - organismis toimuvate sünteesiprotsesside kogum, kulub energiat.
ATP ( adenosiintrifosfaat ) - kõigis rakkudes esinev makroergiline ühend, mis osaleb raku aine ja energiavahetuses energia universaalse talletaja ja ülekandjana. Moodustub põhiliselt glükolüüsi, käärimise, hingamise ja fotosünteesi käigus.
Autotroof - organism, kes sünteesib elutegevuseks vajalikud orgaanilised ühendid
väliskeskkonnast saadavatest anorgaanilistest ainetest. Selleks kasutatakse kas valgusenergiat või süsihappegaasi.
Biosüntees - org. ainete süntees organismis.
Calvini tsükkel – fotosünteesi pimedusstaadiumi reaktsioonid.
Dissimilatsioon - organismis toimuvate lagundamisprotsesside kogum, tekib H2O ja CO2.
Fotosüntees - klorofülli sisaldavates taimerakkudes toimuv assimilatsiooniprotsess, mille käigus salvestatakse valgusenergia orgaaniliste ühendite keemiliste sidemete energiaks. Protsessi peamisteks lähteaineteks on süsihappegaas, vesi, lõpp-produktis glükoos, eraldub ka hapnik.
Heterotroof - organism, kes kasutab oma aine- ja energiavajaduse rahuldamiseks väliskeskkonnast saadavaid valmis orgaanilisi aineid.
Makroergiline ühend - energiarikas madalmolekulaarne org ühend, mis osaleb keemilise energia salvestaja ja ülekandjana biokeemilistes reaktsioonides. Nt mitmed nukleotiidid : ATP, NADP, NAD jt.
Metabolism - organismis aset leidvad sünteesi- ja lagundamisprotsessid, mis tagavad tema aine- ja energiavahetuse ümbritseva keskonnaga. Hõlmab ainete omastamist väliskekkonnast ja sinna jääkproduktide väljutamist, aga ka otsest energia ( soojus - või valgusenergia) ülekannet. Eristatakse assimilatsiooni ja dissimilatsiooni.
Püroviinamarihape - glükoosi tulemusena moodustuv 3-süsinikuline karbonüülhape (CH3COCOOH)
Glükoosi lagundamine:
C6 H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O
38ADP + 38P  38ATP
1. Glükolüüs - kõigis rakkudes toimuv glükoosi esmane lagundamine.
Aeroobne glükolüüs:
Toimub küllaldase hapniku olemasolul . Ühest glükoosi kuuesüsinikulisest molekulist saadakse kaks kolmesüsinikulist püroviinamarihappe molekuli ja eraldub neli vesiniku aatomit (glükoos  2püroviinamari + 4H). Kaasneb kahe ATP molekuli süntees (2ADP + 2P  2ATP ). H aatomid seostuvad NADiga (2NAD + 4H  2NADH2).
Anaeroodne glükolüüs:
Glükoosi lagundamine hapniku puudujäägi korral, saaduseks piimhape või etanool ja CO2. Piimahppekäärimine toimub lihaskoe rakkudes ja piimhappebakterie elutegevuse käigus. Ühest glükoosi molekulist saadakse kaks piimhappe molekuli, H aatomeid ei eraldu ning protsess piirdub kahe ATP molekuli sünteesiga (2ADP + 2P  2ATP). Piimahppest vabanemiseks kandub see maksa, kus piimhape lagundatakse hapniku ligipääsul püroviinamarihappeks (2piimhape  2püroviinamari + 4H). H aatomid seostuvad NADiga (2NAD + 4H  2NADH2).
AEROOBNE
ANAEROOBNE
Hapniku kasutamine:
Järgneb:
Tsitraaditsükkel
Käärimine
Salvestatakse:
2ATP
2ATP
Saadused :
Püroviinamarihape ja 4H
Piimhape või Etanool ja CO2
2. Tsitraaditsükkel - mitokondri sisemuses toimuv tsükliline reaktsiooniahel , mille käigus viiakse lõpule glükoosi lgundamine. Protsessi käigus eralduvad püroviinamarihappest järk-järgult CO2 molekulid ja H aatomid. Ühe glükoosimolekuli kohta eraldub kokku 20H aatomit. H aatomid seotakse NADi poolt, tulemuseks on 10NADH2 molekuli, mis võimaldab neid järgnevalt kasutada hingamisahela reaktsioonides. CO2 on jääkprodukt ja siirdub mitokondrist välja.
3. Hingamisahel - mitokondri sisemembraanide harjakestes toimuv reaktsioonide jada, millega kaasneb ATP süntees. Protsessi käigus oksüdeeritakse varem tekkinud NADH2 poolt eraldatud H aatomid H2O molekulideks (12NADH2 + 6O2  12NAD + H2O). Moodustunud NAD kasutatakse vesiniksidujana uuesti glolüüsi ja tsitraaditsükli reaktsioonides. Vabaneva energia arvel sünteesitakse 36ATP molekuli (36ADP + 36P  36ATP).
Etapp
Lähteained
Saadused
ATP
Koht
Glükolüüs
Glükoos
Püroviinamarihape
2ATP
tsütoplasma võrgustik
Tsitraadi tsükkel
Püroviinamarihape
CO2, NADH2
mitokonder
Hingamisahela reaktsioon
O2 ja NADH2
H2O
36ATP
mitokonder
Fotosüntees:
6CO2 + 12H2O  C6 H12O6 + 6O2↑ + 6H2O
Valgusstaadium:
Fotosüsteem II:
Reaktsioonide toimumiseks on vajalik valguse olemasolu. Klorofülli ergastatud elektronide energia arvel toimub vee fotolüüs - veest eraldub molekulaarne hapnik, elektronid ja vesinikioonid (2H2O  O2↑ + 4H+ + 4ē) - ja ATP süntees.
Fotosüsteem I:
Põhiülesandeks on NADPH2 moodustamine. Valgusenergia toimel liiguvad ergastatud elektronid vesinikukandja NADP molekulidele, mis seaovad ombritsevast keskkonnast vesinikioone (NADP + 2ē + 2H+  NADPH2).
Pimedusstaadium :
Eesmärgiks sahhariidide süntees (glükoosi moodustamine). Süsinikuallikana kasutatakse CO2. Calvini tsüklis seotakse CO2 ja vesinikuallikas NADPH2. Lõpptulemusena moodustuvad kolmesüsinikulised suhkru molekulid, millede ühinemisel saadakse glükoos (6CO2 + 12NADPH2  C6 H12O6 + 6H2O + 12NADP). Calvini tsüklis kasutatakse valgusstaadiumis salvestatud ATP energiat (18ATP  18ADP + P). Reaktsinoonide käigus tekkinud NADP ja ADP on uuesti kasutatavad valgusstaadiumis, glükoosi molekulid väljuvad kloroplastist ja on esmaseks energiaallikaks.
TÄHTSUS
Taimedele:
a) energiaallikas heterotroofsetele rakkudele (sünteesitakse energiarikkaid org. ühendeid)
b) hingamiseks
c) materjaliks , millest nad koosnevad
Loomadele:
a) heterotroofidele toiduks
b) hingamiseks
c) aineringe
Biosfäärile:
a) hapnikatmosfäär
b) osoonikihi moodustumine
c) kasvuhooneefekti vältimine (CO2), tagab süsinikuringe
VÕRDLUS
FOTOSÜNTEES
SARNASUS
GLÜKOOSI LAGUND.
1. nõuab valgust
1. vesiniku kandjaks vaheühend
1. ei nõua valgust
2. kasutab H2O ja CO2
2. mõlemas on teatud osa tsüklilisi reaktsioone
2. kasutatakse O2 ja orgaanilist ainet
3. tekib glükoos ja H2O
3. tekib H2O ja CO2
4. orgaaniline aine tekib
4. org ainet lagundatakse
5. valgusenergia muundub keemiliseks energiaks
5. talletatakse energiat
6. kõrvalsaadus O2
6. kõrvalsaadus CO2
REAKTSIOONID
Glükoosi lagundamine:
C6 H12O6 + 6O2  6CO2↑ + 6H2O
38ADP + 38P  38ATP
I Glükolüüs:
C6 H12O6 + 6O2  2CH3COCOOH + 4H (4H + 2NAD  2NADH2)
2ADP + 2P  2ATP
II Tsitraaditsükkel:
2CH3COCOOH + 6H2O  6CO2↑ + 20H (20H + 10NAD  10NADH2)
III Hingamisahelreaktsioon:
12NADH2 + O2  12NAD + 12H2O (6H2O  II; 2NAD  I; 10NAD  II)
36ADP + 36P  36 ATP
Fotosüntees:
6CO2 + 12H2O  C6 H12O6 + 6O2↑ + 6H2O
I Fotosüsteem II
2H2O  O2↑ + 4H+ + 4ē
18ADP + 18P  18ATP
II Fotosüsteem I
12NADP + 24ē + 24H+  12NADPH2
III Pimedusstaadium
6CO2 + 12NADPH2  C6 H12O6 + 6H2O + 12NADP
18ATP  18ADP + 18P