Informatie

5.4C: ATP-opbrengst - biologie


De hoeveelheid energie (als ATP) die wordt gewonnen uit glucosekatabolisme varieert van soort tot soort en is afhankelijk van andere gerelateerde cellulaire processen.

leerdoelen

  • Beschrijf de oorsprong van variabiliteit in de hoeveelheid ATP die wordt geproduceerd per geconsumeerd glucosemolecuul

Belangrijkste punten

  • Hoewel glucosekatabolisme altijd energie produceert, kan de hoeveelheid geproduceerde energie (in termen van ATP-equivalenten) variëren, vooral tussen verschillende soorten.
  • Het aantal waterstofionen dat de elektronentransportketencomplexen door het membraan kunnen pompen, varieert van soort tot soort.
  • NAD+ levert meer ATP dan FAD+ in de elektronentransportketen en kan leiden tot variatie in ATP-productie.
  • Het gebruik van tussenproducten van glucosekatabolisme in andere biosynthetische routes, zoals aminozuursynthese, kan de opbrengst aan ATP verlagen.

Sleutelbegrippen

  • katabolisme: Destructief metabolisme, meestal inclusief het vrijkomen van energie en afbraak van materialen.

ATP-opbrengst

In een eukaryote cel kan het proces van cellulaire ademhaling één molecuul glucose metaboliseren tot 30 tot 32 ATP. Het proces van glycolyse produceert slechts twee ATP, terwijl de rest wordt geproduceerd tijdens de elektronentransportketen. Het is duidelijk dat de elektronentransportketen veel efficiënter is, maar deze kan alleen worden uitgevoerd in aanwezigheid van zuurstof.

Het aantal ATP-moleculen dat wordt gegenereerd via het katabolisme van glucose kan aanzienlijk variëren. Het aantal waterstofionen dat de elektronentransportketencomplexen door het membraan kunnen pompen, varieert bijvoorbeeld tussen soorten. Een andere bron van variantie vindt plaats tijdens de shuttle van elektronen over de membranen van de mitochondriën. Het NADH dat door glycolyse wordt gegenereerd, kan de mitochondriën niet gemakkelijk binnendringen. Zo worden elektronen aan de binnenkant van de mitochondriën opgepikt door NAD+ of FAD+. deze FAD+ moleculen kunnen minder ionen transporteren; bijgevolg worden er minder ATP-moleculen gegenereerd wanneer FAD+ treedt op als drager. NAD+ wordt gebruikt als de elektronentransporter in de lever, en FAD+ werkt in de hersenen.

Een andere factor die de opbrengst van ATP-moleculen die worden gegenereerd uit glucose beïnvloedt, is het feit dat tussenverbindingen in deze routes voor andere doeleinden worden gebruikt. Glucosekatabolisme is verbonden met de paden die alle andere biochemische verbindingen in cellen opbouwen of afbreken, maar het resultaat is niet altijd ideaal. Andere suikers dan glucose worden bijvoorbeeld in de glycolytische route gevoerd voor energie-extractie. Bovendien zijn de vijf-koolstofsuikers die nucleïnezuren vormen gemaakt van tussenproducten in glycolyse. Bepaalde niet-essentiële aminozuren kunnen worden gemaakt van tussenproducten van zowel glycolyse als de citroenzuurcyclus. Lipiden, zoals cholesterol en triglyceriden, worden ook gemaakt van tussenproducten in deze routes, en zowel aminozuren als triglyceriden worden via deze routes afgebroken voor energie. Over het algemeen extraheren deze routes van glucosekatabolisme in levende systemen ongeveer 34 procent van de energie in glucose.