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microbial different metabolic pathway - Coggle Diagram
microbial different metabolic pathway
10941004A Krebs cycle
目標
ATP 的產生
提供合成Amino acid、Lipid、Purine、Pyrimidine的中間產物
完成Amino acid、fatty acid、Hydrocarbon的氧化作用
作用胞器
Eukaryote
Mitochondrial matrix
Prokaryote
Cytoplasm
別名
Tricarboxylic acid cycle(TCA)
檸檬酸循環(citric acid cycle)
發現
由德國生物化學家漢斯·阿道夫·克雷布斯在1937年於錫菲大學發現的
反應過程
乙醯輔酶 A+OAA→檸檬酸→3NADH+FADH2+2CO2+ATP+OAA
產物
3個NADH+H2
1個FADH2
2個CO2
1個GTP
Aerobic respiration
10941007A
參與反應的輔酶
黃素腺嘌呤二核苷酸
菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸
反應步驟
Glycolysis
發生處
Cytoplasm
步驟
葡萄糖磷酸化後分解為三碳的丙酮酸鹽,形成 ATP 與 NADH。
產物
2個ATP和2個NADH
反應過程
葡萄糖→丙酮酸
Acetyl coenzyme A的形成
發生處
Mitochondria matrix
步驟
當細胞中有足夠的氧氣時,pyruvic acid會進入mitochondria,在matrix中與coenzyme A反應,產生二碳的Acetyl coenzyme A、CO2及NADH。
產物
2個NADH和2CO2
反應過程
丙酮酸→乙醯輔酶 A
Citric acid cycle
發生處
Mitochondria matrix
步驟
Acetyl coenzyme A與四碳的草醋酸化合形成六碳的Citric acid,經一系列的反應後產生ATP、NADH、FADH2及CO2,並再生草醋酸。
反應過程
乙醯輔酶 A+OAA→
檸檬酸→3NADH+FADH2+2CO2+ATP+OAA
產物
2個ATP和6個NADH和2個FADH2和4CO2
Electron transfer chain與chemosmosis
發生處
Inner mitochondria membrane、intermembrane space、matrix
步驟
前面步驟所產生的NADH及FADH2釋出高能電子,藉由內膜上電子受體傳遞的同時將H+運輸到intermembrane space中,造成膜兩側產生H+濃度梯度。H+可藉H+通道擴散至matrix中,合成ATP。最終電子由O2接受並與H+結合產生H2O。
反應過程
(糖解)2NADH→
8NADH→
2FADH2→
產物
4或6個ATP
24個ATP
4個ATP
總反應式
C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+36 或 38ATP
Photosynthesis10941038A
總反應:12H2O + 6CO2 +hν→ C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
光反應:12H2O +陽光→ 12H2 + 6O2 [光反應]
非循環電子傳遞鏈: 光系統2→Primary acceptor→Pq→Cytochrome Complex→質體藍素(含銅蛋白質,Pc)→光系統1→初級接受者→Fd→NADP+還原酶(NADP+ reductase)
循環電子傳遞鏈:光系統1→Primary acceptor→Fd→Cytochrome Complex→質體藍素(含銅蛋白的循環電子傳遞鏈不會產生氧氣,因為電子來源並非是水的光解),最後會生產出ATP。
碳反應:12H2 (來自光反應) + 6CO2 → C6H12O6 + 6H2O [碳反應]
卡爾文循環
C4植物
二氧化碳先被一種三碳化合物磷酸烯醇式丙酮酸同化,形成四碳化合物草醯乙酸。醯乙酸在轉變為蘋果酸鹽後,進入維管束鞘,就會分解釋放二氧化碳和一分子丙酮酸。
二氧化碳利用此細胞才進入卡爾文循環,後同C3進程。而丙酮酸則會被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸。
CAM植物:氣孔在夜間打開,白天關閉;以訪只在乾熱的環境中過度散失水分。
C3植物:利用ATP及NADPH將二氧化碳轉為葡萄糖。rubisco將二氧化碳與RuBP結合進行反應合成G3P、PGAL,大部分的G3P在循環中成為中間產物,而返回RuBP。
10941035A
無氧呼吸anaerobic respiration
NAD+藉NADH轉移電子於丙酮酸再生。而依丙酮酸形成的不同代謝產物又可分為
酒精發酵
C6H12O6(葡萄糖) + 2 NAD+ → 2 CH3COCOOH(丙酮酸) + 2 NADH + 2 ATP + 2 H+
2CH3COCOOH(丙酮酸) → 2 CO2 + 2 CH3CHO(乙醛)
2CH3CHO(乙醛) + 2 NADH + 2 H+ → 2 C2H5OH(乙醇) + 2 NAD+
常見於
肉毒桿菌(厭氧細菌)
泡水植物
酵母菌(真菌)
乳酸發酵
C6H12O6(葡萄糖) + 2 NAD+ → 2 CH3COCOOH(丙酮酸) + 2 NADH + 2 ATP + 2 H+
2 CH3COCOOH(丙酮酸) + 2 NADH + 2 H+ → 2 CH3CHOHCOOH(乳酸) + 2 NAD+
常見於
乳酸菌(細菌)
動物骨骼肌
Electron Transport Chain 10941043A
生物體內常見於
葉綠體進行光合磷酸化過程中在葉綠囊膜上進行
稱為呼吸鏈(Respiratory Chain)
粒線體進行氧化磷酸化過程中在內膜進行
稱為光合鏈(Photosynthetic Chain)
循環式電子傳遞鏈
電子可以重複使用的稱為循環式電子傳遞鏈
一對電子的傳遞可以產生一個ATP及一個NADPH
非循環式電子傳遞鏈
電子不再重覆使用的稱為非循環式電子傳遞鏈
固定一個二氧化碳需消耗三個ATP及二個NADPH
原理
電子傳遞鏈本質是一個氫氧化合為水的放熱反應。其實它是由輔酶NADH+H+和FMNH2和FADH2提供氫原子,在粒線體內膜上經過一系列的氧化還原反應,由ATP合成酶將ADP和磷酸轉化成細胞能量ATP的反應過程。