6goc - nucleus.dk · 6goc figur 2. eksempler på mikroorganismer og fermenteringsprodukter....
TRANSCRIPT
Figur 2. Eksempler på mikroorganismer og fermenteringsprodukter.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Bakterier: Lever enkeltvis, i kolonier eller i en bakteriefilm. Cellerne er kugleformede (kokker), stavformede (baciller) eller skrueformede (spirochaeter)
Streptococcus lactis, Streptococcus cremorisLactobacillus acidophilus
Streptococcus diacetylactis
Lactobacillus bulgaricus,Streptococcus thermophilus
Escherichia coli (gensplejset)
Skimmelsvampe: Langstrakte celler danner hyfer som tilsammen danner et mycelium. Danner sporestande (’mug’) hvorfra sporerne spredes
Penicillium roqueforti
Penicillium camemberti
Penicillium chrysogenum
Aspergillus oryzae
Aspergillus niger (evt. gensplejset)
Rhizomucor pusillus (gensplejset)
Gærsvampe: Lever enkeltvis eller i løse korte kæder (pseudomycelium)
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae (gensplejset)
Arter af Candida
Kluyveromyces marxianus
Tykmælk, smør, ost
Smør
Yoghurt
Enzymer, insulin
Blåskimmeloste
Hvidskimmeloste
Antibiotika
Risvin, sojasauce, carboxylsyrer, proteiner
Enzymer
Enzymer
Alkoholprodukter
Insulin
Proteintilskud til foder
Kefir og andre mælkeprodukter
Mikroorganisme Produkttyper
Figur 5. Processer i bygfrøet under støbning.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
FrøhvideFrøhindeFrøskal
H2O
Kim
Amylose
Amylase
Maltose
Figur 6. Bakterievækstkurve.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Antal levende celler (N)
Fase Ib = d
Fase IIb > d
Fase IIIb = d
Fase IVb < d
Tid (t)
Figur 7. Eksponentiel vækst.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Antallevende celler (N)
N0
N
2 N
T2 Tid (t)
Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag ISBN 978-87-90363-46-8.
Vækstrate (V)
V1
V2
T T+10 Temperatur-maksimum
Temperatur-optimum
Temperatur (˚C)
V2
V1
Q 10 =
Figur 10. Mikroorganismernes inddeling efter temperaturoptimum.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Vækstrate (V)
100 20 30 40 50 60 70 80Temperatur
(˚C)
Psykrofile bakterier
Mesofile bakterier
Termofile bakterier
Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag ISBN 978-87-90363-46-8.
Vækstrate (V)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14pH
Acidofile bakterier
Gær
Neutrofile bakterierBasofile bakterier
Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag ISBN 978-87-90363-46-8.
Antal levende celler (N) Høj koncentration
Lav koncentration
Tid (t)
Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag ISBN 978-87-90363-46-8.
Antal levende celler (N)
Uden tilsætning
Giftstof
Tilsætning
Inhibitor
Tid (t)
Nærings-substrat
Inspektions-vindue
Flowkontrol
Kølevand
Kølekappe
Temperaturkontrol Omrørings-spader
Kontrol af lufttilførsel
Sterilfilter
pH-kontrol
Trykkontrol
Syre-/basetank
Luft
Luft
Høst
Kølevand
Motor
Høst
L ft
Luft
evand
vand
Figur 14. En bioreaktors virkemåde.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Figur 16. Eksempler på downstreamprocesser.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Forbehandling
Væsker
Opløsning
Yderligere oprensning og evt. udkrystallisering
Færdige produkt
Affald
Binding til kolonnemateriale Ekstraktion
Udvaskning af kolonne
Ekstraktion med opløsningsmiddelKemisk fældning
Faste stoffer
Filtrering
FiltreringiAffald Affald
Figur 17. Oversigt over stofskiftet.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Glycolyse
Anaboliske processer
Citratcyklus
Elektron-transportkæde
Gæring
Føde
Carbo-hydrater
Proteiner
Fedt
Nucleo-tider
Andre produkter
O2
Monosaccharider
Aminosyrer
Fedtsyrer
Metabolitter CO2
H2O
Mitokondrie
Celle
Kataboliske processer
Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag ISBN 978-87-90363-46-8.
Alkan Alken Alkyn Cykloalkan Benzen
Molekyle
Ethan Ethen Ethyn Cyclohexan Benzen
C CH H
HH
HH
CCH
H
H
HH
HHHH
H
H H
H H
HHH
H
H
H
H
H CC
C
C
C
C C
C
H
H
C
C
C
C C
C
Figur 19. De vigtigste funktionelle grupper.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Stofgruppe Funktionel gruppe Opbygning Præfiks Suffiks
Carboxylsyrer Carboxylsyregruppe Carboxy- -syre
Estere Estergruppe R(oxocarbonyl) -syre(R2)ester
Amider Amidogruppe Carbamoyl- -amid
Aldehyder Formyl- -al(gruppen er endestillet) Oxo- eller carbonylgruppe =OKetoner Oxo- -on(gruppen er sidestillet) Alkoholer Hydroxygruppe R-OH Hydroxy- -ol
Thioler Thiogruppe R-SH Sulfanyl- -thiol
Aminer Aminogruppe R-NH2 Amino- -amin
RH
CO
O
R1R2
CO
O
R
HCO
O
NH2R
C
O
R
CR
Figur 20. Den højest prioriterede funktionelle gruppe.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
-syre
O
OHC C
NH2
H
C H
C
H
O NH2
Figur 21. Molekylets hovedkæde.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Butansyre
2C 1C
NH2
H
3C H
4C
H
O
O
OH
NH2
Figur 22. Alkanernes navne på baggrund af hovedkædens længde.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
C1 Methan
C2 Ethan
C3 Propan
C4 Butan
C5 Pentan
C6 Hexan
C7 Heptan
C8 Octan
C9 Nonan
C10 Decan
C11 Undecan
C12 Dodecan
Figur 23. Nummerering af grupper.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
2,4-diamino-4-oxobutansyre(aminosyren asparagin)
2C C
NH2
H
C H
4C
H
O
O
OH
NH2
Figur 24. Sidekædernes placering.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
3-methyl-2-aminopentansyre(aminosyren isoleucin)
CH CH COOH
CH3
NH2
CH3 CH2
Figur 25. -aminosyren asparagin.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
αC C
NH2
H
βC H
γC
H
O
O
OH
NH2
Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag ISBN 978-87-90363-46-8.
Atomgruppe Primær Sekundær Tertiær
Alkohol
Amin
C HR
H
OH
C HR
R
OH
C RR
R
OH
NH
HR N
H
RR N
R
RR
Figur 27. Phenol.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Phenol
H
H
H
H
OH
OH H
C
C
C
C C
C
Figur 28. Vigtige organiske reakionstyper.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Reaktionstype Beskrivelse Eksempler
Substitution R-A + B R-B + A
Addition C=C + A-B - C C -
Elimination
Decarboxylering R-COOH R-H + CO2
Oxidation /reduktion Aox + Bred Ared + Box
Syre-base-reaktion S1 + B2 B1 + S2
Hydrolyse -C-C- + H2O → -C-OH + H-C-
Kondensation
Polykondensation
A B
Et atom eller en atomgruppe erstattes med et andet atom eller atomgruppe
Et lille molekyle adderes til en dobbeltbinding hvorved den ene af bindingerne i dobbelt-bindingen sprænges
Et lille molekyle ernes så der dannes en dobbeltbinding
Fraspaltning af CO2
Atomer oxideres eller reduceres ved at der overføres elektroner imellem dem
Overførsel af hydron fra en syre (S) til en base (B). Vand kan optræde som syre eller base
Spaltning af molekyle under optagelse af vand
Sammenbinding ved fraspaltning af et mindre molekyle, fx vand eller phosphat
Sammenbinding af enheder i polymerer
Overførsel af funktio-nelle grupper vha. coenzymer
Omdannelse mellem mættede og umættede fedtsyrer
Omdannelse mellem mættede og umættede fedtsyrer
Fraspaltning af carboxyl-syregrupper i respira-tionsprocesserne
Mange delprocesser i respirationen hvor der sammen med elektro-nerne overføres H eller O
Aminosyrers og carboxylsyrers reaktion med vand
Nedbrydning af carbo-hydrater, protein og triglycerider
Opbygning af triglycerider
Syntese af polypeptider
e-
H+
A B
- C C -C=C + A-B
S1 + H2O → B1 + H3O+
B1 + H2O → S1 + OH-
R-C-OH + HO-R → R-C-O-R + H2O
n H2N-CH- COOH → N-CH-C + (n-1)H2O
O O
R R
H O
Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag ISBN 978-87-90363-46-8.
C CN N
R2
H O
H R1
H
C
H
O
C OH
a
b
c
Amylaser / glucosidaser
H OH
CH2OHO
HOHHH
O. . .
. . .
H OH
CH2OHO
H
OH H2O HO
H
O
H
HOHH
GlycosidbindingPolysaccharid
Esterbinding Triglycerid Frie fedtsyrer1,2,3-propantriol
PeptidbindingProtein
C C HN NOH
R2
H O
H R1
H
C
H
O
C OH. . .
Aminosyre
H OH
OH
CH2OHO
H
OHHOHHH
O. . .H
H OH
CH2OHO
H
HOHH
Glucose
Proteaser / peptidaser
+
H2O+ +
3 H2O+ +
+
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
O
O C
H
H
O
O CO
O C
O
HO
HO
HO
CO
CO
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
Lipaser / esteraser
OH
OH
OH
Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag ISBN 978-87-90363-46-8.
OHHO
P OO P
O
O-
O
O
O-
P OH
O
O-
NH2
H2C
NN
N N
a
O
3 phosphatAdenosin
Adenosintriphosphat (ATP)
b
CO2
H2O
O2
C6H12O6
Respiration EnzymEnergi-krævende proces
PiPi Pi
A
PiPi Pi
A
PiPi Pi
A
Pi PiPi
A
Figur 31. Redoxreaktion.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
2 H2 O2 2 H2O
4 e-
→+
Elektrondonor Elektronacceptor
Figur 32. Vigtige redoxbegreber.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Begreb Forklaring
Reduktion Optagelse af elektroner
Oxidation Afgivelse af elektroner
Elektrondonor Atom som afgiver elektroner
Reduktionsmiddel
Elektronacceptor Atom som optager elektroner
Oxidationsmiddel
Oxidationstal (OT) Tal for hvor mange elektroner et atom har optaget (-) eller afgivet (+) i forhold til et frit atom af det pågældende grundstof (OT = 0)
H C H H C H
OxideretReduceret
O O
H H
C
O
OHC
O
C
OHO
O
2 H 2 H
2 H2 H O OH
H
H
H
Methan CarbondioxidMethansyreMethanal Methanol
OT for C: -IV -II 0 +II +IV
Figur 33. Oxidation og reduktion af de oxygenholdige funktionelle grupper.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Figur 34. Elektronoverførsler ved respirationsprocessen.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
0 +I -II 0 +IV-II +I -II
OT: C6H12O6 + 6 O2 + 30 (ADP + Pi) → 6 CO2+ 6 H2O + 30 ATP
6 · 4↑12 · 2↓
Figur 35. NAD+ + og e-.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
PH2C CH2O PO O
O-
NH2
O
O-
O
HCOH
HCOH
CH2
HCOH
H2C CH2
R R
NH2
N+
N+
H H
H H
O
OO P
O
O-
OP
O
O-
H
OHOH
O
H H
R R
C
H
C
H
HNH2
O
O
N N
N
HH H
N
H
N H
C
H
HNH2
O
a
OH HO
NAD+
2H+ 2e-+
H++
2H+ 2e-+
NH2
OHOH
O
H3C
H3C N NH
N N
N N
N
HH H
N
H
b FAD
NAD+ NADH + H+
FAD FADH2
2H+ 2e-+
2H+ 2e-+
O
O
H3C
H3C N NH
N N
O
O H3C
H3C NH
H
NH
N N
O
O
Figur 36. Elektronoverførsler ved alkoholgæring.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
OT: 0 +I -II -III +I -I +I -II +I +IV-II
C6H12O6 + 2 (ADP + Pi) → 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP
2 · 4↑2 · 3↓
2 · 1↓
Figur 38. Respirationens delprocesser.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
C6H12O6Glucose
2 NAD+
2 ADP + 2 Pi
4 H2O
2 ADP + 2 Pi
6 NAD+
2 FADH2
2 ATP
2 NADH + 2 H+
2 H2O
2 NAD+ 2 NADH + 2 H+
Glycolyse
Elektrontransportkæde
Citratcyklus
PyruvatCH3COCOO-
10 NAD+
2 FAD
28 ADP + 28 Pi
6 O2
12 H2O
28 ATP
2 ATP
6 NADH + 6 H+
4 CO2
2 FAD
2 CO2
Figur 39. Ethanolgæringens delprocesser.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
2 NAD+
2 ADP + 2 Pi
2 ATP
2 NADH + 2 H+
2 CO2
C2H5OH 2 ethanol
Glycolyse
Gæring
2 pyruvatCH3COCOO-
C6H12O6Glucose
Figur 40. Trivialnavne og systematiske navne på stofskiftets molekyler.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Dihydroxyacetonephosphat
Glyceraldehyd-3-phosphat
Glycerat-1,3-diphosphat
Glycerat-3-phosphat
Glycerat-2-phosphat
Enolpyruvat-2-phosphat
Pyruvat
3-hydroxy-2-oxopropyl-phosphat
Phosphorsyre(2-hydroxy-3-oxopropyl)ester
Phosphorsyre(2-hydroxy-3-phosphat-1-oxo-propyl)ester
2-hydroxy-3-phosphat-propanoat
3-hydroxy-2-phosphat-propanoat
2-phosphat-prop-2-enoat
2-oxopropanoat
Glykolyse
Acetyl
Acetyl-CoA
Citrat
Isocitrat
α-ketoglutarat
Succinyl-CoA
Succinat
Fumarat
Malat
Oxaloacetat
Ethanoyl
Ethanoyl-CoA
2-hydroxypropan-1,2,3-tricarboxylat
1-hydroxypropan-1,2,3-tricarboxylat
2-oxopentandioat
Butandioyl-CoA
Butandioat
(E)-but-2-endioat
2-hydroxybutandioat
2-oxobutandioat
Citratcyklus
Lactat 2-hydroxypropanoat
Gæring
Figur 41. Glycolyse.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
C OO
HCOH
CH2O
HCOH
Pi CH2O PiPi
Pi
Pi C O
CH3
COO–COO–
HCO
CH2OH
COO–
PiCO
CH2
COO–
H2O
6
2 NADH + 2 H+22 NAD+
2 glycerat-1,3-diphosphat
2 glycerat-3-phosphat
2 glycerat-2-phosphat 2 pyruvat
2 enolpyruvat-2-phosphat
+2 Pi
2 ADP 2 ATP+
2 Pi
2 ADP 2 ATP
7 8 9 10
5
4
Glucose
Glucose-6-phosphat
Fructose-6-phosphat
Fructose-1-6-diphosphat
Dihydroxyacetonephosphat
Glyceraldehyd-3-phosphat
H2CO
OC
CH2OH
Pi
HC O
HC OH
CH2O Pi
Pi
OH
OH
CH2OHO
OHHO
OH
OH
OCH2
O
OHHO
HO
Pi
O
OH
OCH2 CH2OH
HO
HO
Pi PiO
OH
OCH2 CH2O
HOADPATP
1 2
ADPATP
3
Figur 42. Glycolysens reaktioner.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Proces Enzym Forklaring
Hexokinase
Phosphoglucoseisomerase
Phosphofructokinase
Aldolase
Triosephosphatisomerase
Glyceraldehyd-3-phosphatdehydrogenase
Phosphoglyceratkinase
Phosphoglyceratmutase
Enolase
Pyruvatkinase
Glucose phosphoryleres
Glucose-6-phosphat omdannes til fructose-6-phosphat. Fructose og glucose er isomere molekyler som har samme bruttoformel. Processen kaldes en isomerisering
Fructose-6-phosphat phosphoryleres endnu engang
Fructose-1,6-diphosphat spaltes til glyceraldehyd-3-phosphat(phosphorsyre (2-hydroxy-3-oxopropyl)ester) og dihydroxyacetonephosphat (3-hydroxy-2-oxopropyl-phosphat), to isomere C3-forbindelser. Kun den ene, glyceraldehyd-3-phosphat kan bruges i de efterfølgende processer
Enzymet katalyserer omdannelsen mellem glyceraldehyd-3-phosphat og dihydroxyacetonephosphat. Da der forbruges glyceraldehyd-3-phosphat i de efterfølgende processer, vil mere dihydroxyacetonephosphat blive omdannet
Glyceraldehyd-3-phosphat oxideres ved at der overføres e- og H+ til NAD+. Herved dannes der 2 NADH, da der er to substratmolekyler for hver glucose der omdannes. Energifrigørelsen ved oxidationen bruger enzymet til at phosphory-lere substratet vha. en phosphation
Glycerat-1,3-diphosphat (phosphorsyre-(2-hydroxy-3-phosphat-1-oxopropyl) ester) dephosphoryleres og phosphat overføres til ADP. Herved dannes 2 ATP
Phosphat skifter placering på molekylet ved en isomerisering
Der dannes en dobbeltbinding ved ernelse af vand. Det kaldes også en elimination eller en dehydrering. Resultatet er at bindingen til phosphat bliver mere ustabil
Phosphat overføres til ADP ved en dephosphorylering så der dannes endnu 2 ATP. Reaktionens produkt er pyruvat (2-oxopropanoat)
Figur 43. Ethanolgæring.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
C OH
CH3
H
H
Pyruvat Pyruvatdecarboxylase
H+ CO2
Alkoholdehydrogenase
NADH + H+ NAD+
O
COO-
C
CH3
Ethanal Ethanol
O
H
C
CH3
Figur 44. Lactatgæring.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
C OH
CH3
COO-
H
Pyruvat Lactatdehydrogenase
NADH + H+ NAD+
O
COO-
C
CH3
Lactat
Figur 45. Mitokondriets opbygning.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Ydre membranIntermembranrumIndre membranMatrixEnzymer i elektron-transportkædenEnzymer i citratcyklus
Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag ISBN 978-87-90363-46-8.
O
HO P
OH
OH
O
NH
HS
O
OO P
O-
O
O P
O-
O
NH2
H3C CH3
NN
NN
OHO
O
HSCoA
Acetyl-CoA
NH
O
HO P
OH
OH
OO
OO P
O-
O
O P
O-
O
NH2
H3C CH3
NN
NN
OHO
O
NH
H3C
O
NH
S
Figur 47. Omdannelse af pyruvat til acetyl (ethanoyl).Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Pyruvat Acetyl-CoA
CO2 NADH + H+NAD+2 H+
O
COO-
C
CH3
O-C
CH3
O+C
CH3
O
C
SH3C CoA1 2
CoA H+
3
Figur 48. Citratcyklus.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
2 acetyl-CoA2 HSCoA + 2 H+
2 H2O
2 oxaloacetat
2 α-ketoglutarat
2 succinat
2 fumarat
2 succinyl-CoA
2 malat
2 citrat
2 isocitrat
2 H2O
2 H2O
2 NADH + 2 H+
2 NAD+
2 NADH + 2 H+
2 NADH + 2 H+
2 NAD+
2 NAD+
2 FADH2
2 FAD
2 ATP
2 GDP2 GTP2
2 ADP
2 CO2
2 CO2
2 HSCoA
2 H+
C O
CH2
CCH3 S CoA
COO–
COO–
C O
CH2
CH2
COO–
COO–
CH2
CH2
COO–
COO–
C
C
COO–H
H–OOC
C O
CH2
CH2
S
COO–
HOCH
CH2
COO–
COO–
HOC
CH2COO–
COO–
CH2COO–
CH
HO CH
COO–
COO–
CH2COO–
O
Pi
CoA
1
2
3
4
5
6
7
8
Figur 49. Reaktionerne i citratcyklus.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
1
2
3
4
5
6
7
8
Proces Enzym Forklaring
Citratsyntase
Aconitase
Isocitratdehydrogenase
α-ketoglutarat-dehydrogenase
Succinyl CoA-syntetase
Succinatdehydrogenase
Fumarase
Malatdehydrogenase
Oxaloacetat (2-oxobutandioat) carboxyleres til citrat
Citrat (2-hydroxypropan-1,2,3-tricarboxylat) omlejres til sin isomere form isocitrat
Isocitrat (1-hydroxypropan-1,2,3-tricarboxylat )oxideres, og de fraspaltede elektroner optages sammen med hydroner af NAD+ så der dannes NADH + H+. Desuden sker der en decarboxylering hvorved CO2 fraspaltes. Produktet er α-ketoglutarat (2-oxopentandioat) som er en C5-forbindelse
α-ketoglutarat oxideres og decarboxyleres endnu engang. Reaktionen svarer helt til decarboxyleringen af pyruvat. Også her bindes produktet, en succinyl-gruppe i en energirig binding til CoA, så der dannes succinyl-CoA (butandioyl-CoA)
Succinat (butandioat) spaltes fra succinyl-CoA. Ved processen sættes phosphat på guanosindiphosphat, GDP, hvorved der dannes GTP. GTP overfører phosphat til ADP så der dannes ATP Succinat omdannes til fumarat ((E)-but-2-endioat). Det er en elimination da der fraspaltes H-atomer og dannes en dobbeltbinding. Reaktionen frigør ikke tilstrækkelig energi til at danne NADH, men 2 H overføres i stedet til FAD, som derved omdannes til FADH2
H2O adderes til fumarat så der dannes malat (2-hydroxybutandioat)
Malat oxideres til oxaloacetat ved endnu en dehydrogenering. Elektroner og hydroner overføres til NAD+, og NADH og H+ overføres til elektrontransport-kæden
Figur 50. Elektrontransportkæden.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
++
+ + +++
+
- --
-- -
---
-
- --
-
---
-
-
--
-
--
-
- ++ +
+ +
++ +
-- -
Indre mitokondriemembran
Lav pHHøj pH
Kompleks I
Kompleks II
Kompleks III
Kompleks IV
ATP-syntase
2 H+ + 2 e-
NADH + H+
(fra glycolyse og citratcyklus)
4 H+
UQ UQH2
2 e-
4 H+
NAD+
FADH2
2 H+ + 2 e-
2 H+ + 2 e-
FAD
Intermem-branrum
Matrix
4 H+
ADP + Pi
ATP
4 H+
½ O2
H2O
UQ UQH2
4 H+
2 H+
4 H+
2 H+
Cyt bcoxCyt bcred
Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag ISBN 978-87-90363-46-8.
Fe++
N
N
N
N
CH2
CH2
COO–
CH2
CH2
CH3
CH3
C
CHR
R
R
C
H3C
COO–
H
R
R
H
R
Figur 52. Eksempler på anaerobe respirationsprocesser.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Nitratreduktion (denitrifikation): 0 +V +IV 0
OT: 5 C6H12O6 + 24 NO3- + 24 H+ → 30 CO2 + 12 N2 + 42 H2O
Sulfatreduktion (sulfatånding): 0 +VI +IV -II
OT: C6H12O6 + 3 SO42- + 6 H+ → 6 CO2 + 3 H2S + 6 H2O
Jernreduktion: 0 +III +IV +II
OT: C6H12O6 + 24 Fe3+ + 6 H2O → 6 CO2 + 24 Fe2+ + 24 H+
Figur 53. Respiration af protein og fedt.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Hydrolyse
Polysaccharider
Acetyl-CoA
Citratcyklus
Dihydroxy-acetone-
phosphat
NAD+
NADH + H+
Oxalo-acetat
α-ketoglutarat
Fumarat Succinyl-CoA
Pyruvat
Proteiner
Aminosyrer
Hydrolyse
Deaminering
NH4+
Urinstof eller urinsyre
Glucose
Triglycerider
Fedtsyrer
FAD
FADH2
NAD+NADH + H+
Hydrolyse
1,2,3-propantriol
β-oxidation
Glycolyse
Oxaloacetat
Ketosyre
Glycolyse
Pyruvat
Citratcyklus
Glucose
Acetyl-CoA
NADH, succinyl-CoA
ATP
ATP, NADH, citrat
4
3
1
1
3
ADP, NAD+
Glucose-6-phosphat
AMP, fructose-6-phosphat
ATP, citrat
ATP, NADH, acetyl-CoA
Figur 54. Respirationens regulering.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Figur 55. Metabolitter.Bioteknologi 2 © 2010 by Nucleus Forlag
ISBN 978-87-90363-46-8.
Fotosyntese
Ethanol
Acetat (eddike)
Lactat(syrnede mælkeprodukter)
Methanat (methansyre)
Fedtsyrer
Tetracyklin (antibiotikum)
Butanol
Butanat (butansyre)
Propanon (acetone)
Gibberellin (plantehormon)
Steroider (hormoner)
Biopolymerer (plast)
Amylose (stivelse)
Citrat(citronsyre)
Acetyl-CoA
Oxalo-acetat
Streptomycin (antibiotikum)
Penicillin(antibiotikum)
Aspartat (aminosyre)
Acetat (eddike)
Methan (biogas)
Cystein (aminosyre)
Pyruvat
Glucose