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Glicolisi

La prima metà della glicolisi utilizza due molecole di ATP nella fosforilazione del glucosio, che viene quindi suddivisa in due molecole a tre atomi di carbonio.
Diagramma della prima metà della glicolisi. Il glucosio è uno zucchero di carbonio 6; è un esagono con un ossigeno in uno degli angoli e il sesto carbonio all'esterno dell'anello. Fase 1: L'esochinasi prende un fosfato dall'ATP e lo aggiunge al glucosio per produrre glucosio-6-fosfato (una struttura lineare con un gruppo fosfato al carbonio 6). L'ADP è un altro prodotto di questa reazione. Fase 2: La fosfoglucosio isomerasi converte il glucosio-6-fosfato in fruttosio-6-fosfato spostando il doppio ossigeno legato dal carbonio 1 al carbonio 2. Fase 3: fosfofrutochinasi sposta un fosfato da ATP a fruttosio-6-fosfato per produrre fruttosio-1,6, - difosfato. Questa è una molecola di fruttosio con gruppi fosfatici su carboni 1 e 6. ADTP è un altro prodotto di questa reazione. Punto 4: L'aldolasi divide il fruttosio-1,6-bifosfato a metà per produrre gliceraldeide-3-fosfato (una molecola di carbonio 3 con un doppio ossigeno legato al carbonio 1 e un fosfato al carbonio 3) e diidrossiacetone-fosfato (che ha un gruppo fosfato al carbonio 1 e un doppio ossigeno legato al carbonio 2). Fase 5: Triosio fosfato isomerasi converte tra diidrossiacetone-fosfato e gliceraldeide-3-fosfato.

La seconda metà della glicolisi comporta la fosforilazione senza investimento di ATP (fase 6) e produce due NADH e quattro molecole di ATP per glucosio.
Diagramma della seconda metà della glicolisi. Tutti i seguenti passaggi avvengono due volte. Fase 6: La gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi converte la gliceraldeide 3-fosfato (una molecola di carbonio 3 con un doppio ossigeno legato al carbonio 1 e un fosfato al carbonio 3) in 1,3-bifosfoglicerato (una molecola con phopshates sui carboni 1 e 3). Il fosfato aggiunto è un fosfato inorganico (pi) e questo processo richiede anche la conversione di NAD+ in NADH e H+. Punto 7: La fosfoglicerato chinasi rimuove un fosfato da 1,3-bisfosfoglicerato e lo aggiunge ad ADP per produrre ATP e 3-fosfoglicerato (una molecola con un gruppo fosfato al carbonio 3 e un gruppo carbossilico al carbonio 1). Fase 8: La mutasi del fosfoglicerato converte il 3-fosfoglicerato in 2-fosfoglicerato che ha un carbossile sul carbonio 1, un gruppo fosfato sul carbonio 2 e un OH sul carbonio 3. Fase 9: L'enolasi converte il 2-fosfoglicerato in fosfoenolpiruvato (PEP) rimuovendo l'ossigeno dal carbonio 3 (e producendo acqua). Punto 10: La piruvato chinasi converte il PEP in piruvato rimuovendo il gruppo fosfato e aggiungendolo ad ADP per produrre ATP. Il piruvato è una molecola di carbonio 3 con un carbossile sul carbonio 1 e un doppio ossigeno legato sul carbonio 2.

Via Entner–Doudoroff

La via Entner–Doudoroff è una via metabolica che converte il glucosio in etanolo e mette in rete un ATP.
Il D-glucosio è una molecola di carbonio 6 con un anello esagonale che contiene un ossigeno in un angolo; il sesto carbonio è al di fuori dell'anello. ATP:La D-glucosio 6-fosfotransferasi rimuove un gruppo fosfato dall'ATP per produrre beta-D-glucosio-6P che ha un gruppo fosfato sul carbonio 6. L'ADP è un altro prodotto di questa reazione. Beta-D-glucosio-6-fosfato: NADP + 1-ossoreduttasi converte il beta-D-glucosio-6P in D-clucono-1,5, - lattone 6-fosfato. Questa molecola ha un ossigeno al carbonio 1 piuttosto che un gruppo OH. Questa reazione produce anche NADH + + H + da NADP. La lattonoidrolasi converte il D-glucono-1,5,-lattone 6-fosfato in 6-phsopho-D-gluconato (una forma lineare con il gruppo fosfato al carbonio 6 e un doppio ossigeno legato al carbonio 1). 6-fosfo-D-gluconato idro-liasi converte 6-phsopho-D-gluconato in 2-deidro-3-deossi-D-gluconato-6P aggiungendo un doppio ossigeno legato al carbonio 2. P-2-cheto-3-deossigluconato aldolasi divide 2-deidro-3-deossi-D-gluconato-6P in piruvato (una molecola di carbonio 3 con doppio legame ossigeni a carboni 1 e 2) e gliceraldeide-3-fosfato (una molecola di carbonio 3 con un doppio legame ossigeno al carbonio 1 e un gruppo fosfato sul carbonio 3). Glyceraldeyhyde-3-fosfato può essere convertito in piruvato rimuovendo il fosfato e aggiungendolo ad ADP per produrre ATP. Questa reazione produce anche NADH + H + da NAD+. Il piruvato può quindi essere convertito in etanolo; questa reazione produce NAD + da NADH + H+.

La via del pentoso-fosfato

La via del pentoso fosfato, chiamata anche via del fosfogluconato e shunt dell’esoso monofosfato, è una via metabolica parallela alla glicolisi che genera NADPH e zuccheri a cinque atomi di carbonio e ribosio 5-fosfato, un precursore per la sintesi di nucleotidi dal glucosio.
Passo 1: Glucose-6-phosphate is a 6 carbon molecule in ring formation with a phosphate group at carbon 6. Step 2: Glucose 6-phosphate dehydrogenase converts glucose-6-phosphate to 6-P-gluconolactone thereby producing NADPH/H+ from NADP+. Step 3: Gluconolactonase converts 6-P-gluconolactone to 6-P-gluconate by hydrolysis. Step 4: 6-P-gluconate dehydrogenase converts 6-P-gluconate to ribulose 5-phosphate thereby producing NADPH/H+ from NADP+.

TCA Cycle

In this transition reaction, a multi-enzyme complex converts pyruvate into one acetyl (2C) group plus one carbon dioxide (CO2). Il gruppo acetilico è collegato a un coenzima Un vettore che trasporta il gruppo acetilico al sito del ciclo di Krebs. Nel processo, si forma una molecola di NADH.
Fase 1: Un gruppo carbossilico viene rimosso dal piruvato, rilasciando anidride carbonica. Passo 2: NAD + è ridotto a NADH. Fase 3: Un gruppo acetilico viene trasferito al coenzima A, con conseguente acetil CoA.

Nel ciclo dell’acido citrico, il gruppo acetilico dell’acetil CoA è attaccato a una molecola di ossaloacetato a quattro atomi di carbonio per formare una molecola di citrato a sei atomi di carbonio. Attraverso una serie di passaggi, il citrato viene ossidato, rilasciando due molecole di anidride carbonica per ciascun gruppo acetilico immesso nel ciclo. Nel processo, tre NADH, un FADH2 e un ATP o GTP (a seconda del tipo di cellula) vengono prodotti dalla fosforilazione a livello di substrato. Poiché il prodotto finale del ciclo dell’acido citrico è anche il primo reagente, il ciclo funziona continuamente in presenza di reagenti sufficienti. (credito: modificazione di lavoro per “Yikrazuul”/Wikimedia Commons)
Acetil-CoA è un 2 molecola di carbonio con un

Beta Ossidazione

Durante l’ossidazione degli acidi grassi, trigliceridi possono essere suddivisi in 2C gruppi acetile che può entrare nel ciclo di Krebs e di essere utilizzato come fonte di energia quando i livelli di glucosio sono bassi.
A partire da un acido grasso (una lunga catena di carbonio). Passo 1: La conversione di un acido grasso in un acil carnitina grassa consente il trasporto attraverso le membrane mitocondriali. L'immagine mostra la rimozione dell'OH dalla fine dell'acido grasso e l'aggiunta di un Co-A-S al suo posto. Fase 2: Il COA acilico grasso viene convertito in COA beta-chetoacilico, che viene suddiviso in COA acilico e COA acetilico. Il Co-A-SH viene rimosso. Gli idrogeni vengono rimossi dai carboni 2 e 3 per formare un doppio legame tra questi carboni. Questo produce anche FADH2 forma FAD+. Successivamente il COA trans-enoyl viene convertito dall'ossidazione del carbonio beta e dall'aggiunta di acqua. Questo produce L-3-idrossiacil CoA (una molecola in cui questi doppi legami sono nuovamente rotti). Il prossimo Beta-chetoacil CoA è prodotto (che ha un doppio ossigeno legato aggiunto al carbonio 3). Questo processo produce anche FADH2 da FAD+. Successivamente, il beta-chetoacil CoA viene diviso in acetil CoA (una catena di carbonio 2) e acil CoA (con una catena di carbonio accorciata). Infine, l'acetil-CoA entra nel ciclo di Krebs.

Fosforilazione ossidativa

La catena di trasporto degli elettroni è una serie di portatori di elettroni e pompe ioniche che vengono utilizzate per pompare ioni H+ attraverso una membrana. H + quindi fluisce attraverso la membrana tramite ATP sintasi, che catalizza la formazione di ATP. La posizione della catena di trasporto degli elettroni è la matrice mitocondriale interna nelle cellule eucariotiche e la membrana citoplasmatica nelle cellule procariote.
Viene mostrata la membrana interna dei mitocondri. Sulla membrana ci sono una serie di proteine in fila e una grande proteina su un lato. Nella matrice mitocondriale interna è l'equazione generale che mostra 2 ioni idrogeno liberi + 2 elettroni che escono ECC + ½ di una molecola di O2 producono acqua. Questo succede due volte. Il diagramma mostra 2 elettroni sulla prima proteina nella catena. Questi elettroni provengono dalla scissione di NADH a NAD+. Gli elettroni vengono quindi spostati alla proteina successiva nella catena e lungo la linea di 5 proteine nella catena di trasporto degli elettroni. Gli elettroni possono anche essere aggiunti alla catena sulla seconda proteina dalla scissione di FADH2 in FAD+. Quando gli elettroni vengono fatti passare attraverso le proteine 1, 3 e 5 protoni (H+) vengono pompati attraverso la membrana. Questi protoni possono quindi tornare alla matrice mitocondriale attraverso l'ATP sintasi. Mentre fluiscono attraverso l'ATP sintasi, consentono la produzione di ATP da ADP e PO4,3-.

Ciclo Calvin-Benson

Il ciclo Calvin-Benson ha tre fasi. Nella fase 1, l’enzima RuBisCO incorpora anidride carbonica in una molecola organica, 3-PGA. Nella fase 2, la molecola organica viene ridotta utilizzando elettroni forniti da NADPH. Nella fase 3, il RuBP, la molecola che inizia il ciclo, viene rigenerato in modo che il ciclo possa continuare. Solo una molecola di anidride carbonica è incorporata alla volta, quindi il ciclo deve essere completato tre volte per produrre una singola molecola GA3P a tre atomi di carbonio e sei volte per produrre una molecola di glucosio a sei atomi di carbonio.
Fase 1: Fissazione del carbonio. Tre molecole di CO2 entrano nel ciclo. Rubisco li combina con 3 molecole di RUBP (una molecola di carbonio 5 con un gruppo fosfato su entrambe le estremità. Questo produce 6 molecole di 3-PGA (una molecola di carbonio 3 con un fosfato al carbonio 3. Passo 2: riduzione di 3-PGA. Le molecole 3-PGA vengono convertite in molecole 6 di GA3P rimuovendo uno degli ossigeni sul carbonio 1. Questo processo utilizza anche 6 molecole di ATP (producendo ADP) e 6 molecole di NADPH (producendo NADP+ + H+). Fase 3: Rigenerazione di RuBP. Cinque delle 6 molecole di GA3P vengono convertite in 3 molecole di RuBP. Il sesto Ga3P viene convertito in ½ molecola di glucosio (C6H12O6). La produzione di RuBP utilizza anche 3 ATP (producendo 2 ADP). Questo ci riporta all'inizio del ciclo.

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