Metabolismo Zelularra: Hartzidura, Arnasketa eta Fotosintesia

Hartzidura: Prozesu Anaerobikoa eta Errendimendua

Ez dago arnas katerik eta oxidazioa ez da osoa, substratu horretan metatutako energia osoa ez delako askatzen. Energia substratu mailako fosforilazioaren bidez sortzen da. Normalki substratua gluzidoa da, baina bakterioek proteinak eta aminoazidoak ere erabil ditzakete. Prozesu anaerobikoa da. Hartzidura glukolisiarekin hasten da, eta prozesu osoa zitosolean gertatzen da. Errendimendu energetikoa oso baxua izan ohi da.

Hartzidura mikroorganismoek (legamiek eta bakterioek) egin ohi dute, baina baita animalietako gihar-ehunek ere, zelulei oxigeno nahikoa iristen ez zaienean. Bi mota nagusi daude:

Hartzidura motak

• Hartzidura alkoholikoa: Pirubatoak etanola eta CO₂ sortzen du, eta legamiek egiten dute. Saccharomyces generoak eramaten du aurrera prozesu hau (S. cerevisiae-k garagardoa, whiskya, rona eta ogia; S. ellipsoideus-ek ardoa, eta S. apiculatus-ek sagardoa).
  Balantzea: glukosa + 2 ADP + 2 P_i → 2 etanol + 2 CO₂ + 2 ATP
• Hartzidura laktikoa: Pirubatoak azido laktikoa sortzen du. Adibidez, esnearen hartziduran esnea garrazten da eta kaseina proteinaren koagulazioa gertatzen da. Animalietako gihar-zeluletan ere, esfortzu handia egiten denean eta O₂ nahikoa ez dagoenean gertatzen da; ondorioz, agujetak sortzen dira. Substratua laktosa bada, hidrolizatzean glukosa eta galaktosa eskuratzen dira. Ondoren, galaktosa glukosa bilakatzen da. Bakterioetan Lactobacillus casei, L. bulgaricus, Streptococcus lactis eta esnearen eratorriak lortzen dira (gazta, jogurta eta kefira).
  Balantzea: glukosa + 2 ADP + 2 P_i → 2 azido laktiko + 2 ATP

Arnasketa Zelularra: Fosforilazio Oxidatiboa

Hirugarren fasea eta azkena da. Hemen, fosforilazio oxidatiboari esker, zelulek glukosaren energia gehiena lortzen dute. NADH + H⁺ eta FADH₂ koentzimak oxidatuko ditu, bi helbururekin: koentzima oxidatuak berriro Krebs zikloan edo glukolisian parte hartzea (prozesua geldi ez dadin), eta barruan metatutako energia ATP moduan lortzea.

Arnas katea eta elektroien garraioa

Arnas katea edo elektroien garraio-katea zenbait molekula proteikoz eratuta dago, konplexu entzimatikoak osatuz eta mitokondrioaren barneko mintzen gandorretan kokatuz. Bertan, molekula batzuk gai dira e^- eta p⁺ (H⁺) garraiatzeko (NADH deshidrogenasa konplexua eta koentzima Q erreduktasa); beste batzuek, aldiz, soilik e^- garraiatzen dituzte (zitokromo b-c eta zitokromo-oxidasa konplexua). Elektroien garraioa garraiatzaile bakoitzak oxidatzeko gaitasuna bere aurrekoa baino txikiagoa eta bere atzekoa baino handiagoa duelako egin daiteke.

Arnas katean, aurreko molekulei esker, NADH + H⁺ eta FADH₂ koentzimetatik O₂ lortzen da elkarren segidako erreakzio batzuei esker (erreduzitutako koentzimetako energia askatzen da). H atomoak transferitzean, elektroiak eta protoiak banandu egiten dira. Elektroiak oxidazio/erredukzio prozesu baten bidez elektroien azken hartzaileara iristen dira: O₂-ra. Honek bi protoi hartzean erreduzitu egingo da, H₂O eratuz. Protoiak aske gelditzen dira mitokondrioetako matrizean eta, energia gastatuz, mintzarteko gunera bidaltzen dira. O₂-aren erredukzio prozesuan nahiz fosforilazio prozesuan arituko dira.

Fotosintesia: Fotosistemak eta Pigmentuak

Pigmentu fotosintetikoak tilakoideen mintzetan egoten dira, fotosistema talde funtzionaletan antolatuta, non argi-energia hartzeko espezializatuak dauden. Hauetan antena eta diana konplexuak aurkitzen dira. Antena konplexuko klorofilak, fotoi bat jasotzean, kitzikatu eta energia hori hurbileneko molekulera pasatzen du, diana konplexuko klorofilek hartu arte. Fotosistema inbutu baten antzera aritzen da: argi-energia hartu eta hondora eramaten du. Kloroplastoen tilakoideen mintzetan bi fotosistema mota aurkitzen dira:

Fotosistema I (PSI) eta Fotosistema II (PSII)

• Fotosistema I (PSI): 700 nm-ko argi-uhin luzera edo txikiagoa xurgatzen du. Goi-mailako landareetan antena-pigmentuak klorofila α asko du, eta β klorofila gutxi. Erreakzio-gunean diana-molekula klorofila α_I da. 700 nm xurgatzen dituenez, P700 deitzen zaio. Elektroien lehenengo hartzailea A₀ molekula da, eta lehenengo elektroi-emailea plastozianina (PC) da. Mota hau oso ugaria da estomako tilakoideetan (pilatu gabekoetan).
• Fotosistema II (PSII): 680 nm-ko argi-uhin luzera edo txikiagoa xurgatzen du. Goi-mailako landareetan antena-pigmentuak klorofila α, β klorofila (PSI baino gehiago) eta xantofilak (karotenoideak) ditu. Erreakzio-gunean diana-molekula klorofila α_II da. 680 nm xurgatzen dituenez, P680 deitzen zaio. Elektroien lehenengo hartzailea feofitina da (pheo), eta lehenengo elektroi-emailea Z. Mota hau oso ugaria da granako tilakoideetan (pilatutakoetan).

Ekuazio Metabolikoen Balantzeak

Glukolisia

Glukosa + 2 ADP + 2 P_i + 2 NAD⁺ → 2 pirubato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 H₂O

Krebs zikloa

Pirubato + 3 H₂O + 4 NAD⁺ + FAD + GDP + P_i → 3 CO₂ + 4 NADH + 4 H⁺ + GTP + 2 FADH₂

Argitako fasea

2 H₂O + 2 NADP⁺ + 3 ADP + 3 P_i + argia → 2 (NADPH + H⁺) + 3 ATP + O₂

Ilunpeko fasea

6 CO₂ + 12 NADPH + 18 ATP + 12 H⁺ + 12 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 12 NADP + 18 ADP + 18 P_i