Informace

5.4C: Výtěžek ATP - biologie


Množství energie (jako ATP) získané z katabolismu glukózy se u různých druhů liší a závisí na dalších souvisejících buněčných procesech.

Učební cíle

  • Popište původ variability v množství ATP, které je produkováno na molekulu spotřebované glukózy

Klíčové body

  • Zatímco glukózový katabolismus vždy produkuje energii, množství vyrobené energie (v přepočtu na ekvivalenty ATP) se může lišit, zejména u různých druhů.
  • Počet vodíkových iontů, které mohou komplexy transportních řetězců elektronů pumpovat přes membránu, se mezi druhy liší.
  • NAD+ poskytuje více ATP než FAD+ v řetězci transportu elektronů a může vést k odchylkám ve výrobě ATP.
  • Použití meziproduktů z katabolismu glukózy v jiných biosyntetických drahách, jako je syntéza aminokyselin, může snížit výtěžek ATP.

Klíčové výrazy

  • katabolismus: Destruktivní metabolismus, obvykle včetně uvolňování energie a rozpadu materiálů.

Výtěžek ATP

V eukaryotické buňce může proces buněčného dýchání metabolizovat jednu molekulu glukózy na 30 až 32 ATP. Proces glykolýzy produkuje pouze dva ATP, zatímco všechny ostatní jsou produkovány během řetězce přenosu elektronů. Je jasné, že řetězec přenosu elektronů je mnohem účinnější, ale lze jej provádět pouze za přítomnosti kyslíku.

Počet molekul ATP generovaných katabolismem glukózy se může podstatně lišit. Například počet vodíkových iontů, které mohou komplexy transportních řetězců elektronů pumpovat přes membránu, se mezi druhy liší. Další zdroj rozptylu nastává během přenosu elektronů přes membrány mitochondrií. NADH generovaný glykolýzou nemůže snadno vstoupit do mitochondrií. Elektrony jsou tedy zachyceny uvnitř mitochondrií buď NAD+ nebo FAD+. Tyto FAD+ molekuly mohou transportovat méně iontů; v důsledku toho se při FAD generuje méně molekul ATP+ působí jako přepravce. NAD+ se používá jako transportér elektronů v játrech a FAD+ působí v mozku.

Dalším faktorem, který ovlivňuje výtěžek molekul ATP generovaných z glukózy, je skutečnost, že meziprodukty v těchto drahách se používají k jiným účelům. Glukózový katabolismus se spojuje s cestami, které budují nebo rozkládají všechny ostatní biochemické sloučeniny v buňkách, ale výsledek není vždy ideální. Například cukry jiné než glukóza jsou přiváděny do glykolytické dráhy pro extrakci energie. Cukry s pěti uhlíky, které tvoří nukleové kyseliny, jsou navíc vyrobeny z meziproduktů při glykolýze. Některé neesenciální aminokyseliny mohou být vyrobeny ze meziproduktů jak glykolýzy, tak cyklu kyseliny citrónové. Lipidy, jako je cholesterol a triglyceridy, se také vyrábějí z meziproduktů v těchto drahách a aminokyseliny i triglyceridy se štěpí na energii těmito cestami. Celkově v živých systémech tyto cesty katabolismu glukózy extrahují asi 34 procent energie obsažené v glukóze.