Elintoimintojen ylläpito

Transkriptio

1 Solubiologian ja biokemian perusteiden luennot Elina Oksanen Itä-Suomen yliopisto Biologian laitos Campbell Biology 2009, 9th ed, luennot p p Elintoimintojen ylläpito eläminen on työtä kaikki eliöiden käyttämä energia on lähtöisin auringon valosta, jonka fotosynteettiset eliöt muuttavat kemialliseksi energiaksi (lopulta hiilihydraateiksi) 1. käyminen (fermentation) tuottaa energiaa hiilihydraateista hapettomissa oloissa 2. soluhengityksessä (cellular respiration) hapetetaan ensisijaisesti hiilihydraatteja, mutta myös rasvoja ja proteiineja 1

2 Elintoimintojen ylläpito p soluhengitys (cellular respiration) n mitokondrioissa n lähtöaineesta riippumatta energianlähde pilkotaan ensin pienemmiksi yksiköiksi (monomeereiksi), joita aletaan hapettaa vaiheittain n muistuttaa bensiinin polttoa autossa: hapetus-pelkistys-reaktioita (redox reactions): p hapettuminen on elektronien luovuttamista p pelkistyminen on elektronien vastaanottamista n orgaaninen yhdiste (yleensä glukoosi) + O 2 CO 2 + H 2 O + ATP + lämpöä: ( G = -686 kcal/mol glukoosi) Figure 9.2 Energy flow and chemical recycling in ecosystems Light energy ECOSYSTEM CO 2 + H 2 O Photosynthesis in chloroplasts Cellular respiration in mitochondria Organic molecules + O 2 ATP powers most cellular work Heat energy 2

3 Figure 9.2 A review of how ATP drives cellular work Figure 9.3 Methane combustion as an energyyielding redox reaction Pelkistin hapettuu Reactants Hapetin pelkistyy Products becomes oxidized CH O 2 CO 2 + Energy + 2 H 2 O H becomes reduced C O O O C O O H H H H H Methane (reducing agent) Oxygen (oxidizing agent) Carbon dioxide Water Energiaa vapautuu, kun elektronit siirtyvät lähemmäksi O:ta (elektronegatiivisempi)! 3

4 Soluhengitys p C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O n glukoosi hapettuu n happi pelkistyy n tapahtuu vaiheittain elektroninsiirtoketjua pitkin (electron transport chain): p kussakin vaiheessa glukoosin vetysidos avautuu, ja 2 x H + liittyy koentsyymiin, kuten NAD + (nikotiiniamidi adeniinidinukleotidi) p tietty dehydrogenaasi-entsyymi kussakin vaiheessa Figure 9.4 NAD + as an electron shuttle Nikotiiniamidi adeniini dinukleotidi NAD + H N + O CH 2 O O P O O H H O P O HO OH HO O CH 2 N H N O O C NH 2 Nicotinamide (oxidized form) NH 2 N N H + 2[H] (from food) 2 e + 2 H + 2 e + H + NADH Dehydrogenase Reduction of NAD + Oxidation of NADH H N H O C NH 2 + Nicotinamide (reduced form) H + H + H HO H OH 4

5 Soluhengitys Kumulatiivinen kolmen tapahtuman ketju: hengitysketju p glykolyysi p sitruunahapposykli p oksidatiivinen fosforylaatio n elektroninsiirtoketju, kemiosmoosi Figure 9.5 An introduction to electron transport chains H / 2 O 2 2 H + 1 / 2 O 2 (from food via NADH) Free energy, G Explosive release of heat and light energy Free energy, G 2 H e Electron transport chain Controlled release of energy for synthesis of ATP ATP ATP ATP 2 e 2 H + 1 / 2 O 2 H 2 O H 2 O (a) Uncontrolled reaction (b) Cellular respiration 5

6 Soluhengitys glykolyysissä muodostuu pyruvaattia, joka hapetetaan etikkahapoksi ja liitetään koentsyymia:han (asetyylikoentsyymia) tämä hapetetaan CO 2 :ksi sitruunahapposyklissä, jossa vapautuvaa energiaa otetaan talteen lähinnä pelkistetyn NADH:n muodossa NADH (ja myös muodostunut FADH 2 ) hapetetaan hengitysketjussa kun 1 NADH hapetetaan, voidaan syntetisoida 3 ATP:tä Joka glukoosimolekyyliä kohden syntyy 38 ATP-molekyyliä Figure 9.6 An overview of cellular respiration Electrons carried via NADH Electrons carried via NADH and FADH2 Glucose Glycolysis Pyruvate Citric acid cycle Oxidative phosphorylation: electron transport and chemiosmosis Mitochondrion ATP Substrate-level phosphorylation ATP Substrate-level phosphorylation ATP Oxidative phosphorylation 6

7 Figure 9.7 Substrate-level phosphorylation Osa ATPstä muodostuu suoraan entsymaattisella fosfaattiryhmän siirrolla ADP-molekyyliin orgaaniselta substraatilta Enzyme Enzyme ADP Substrate P + ATP Product Figure 9.7 Substrate-level phosphorylation: 10% of ATP synthesis (oxidative phosphorylation accounts for 90% of the ATP generated by respiration) 7

8 p sytoplasmassa Glykolyysi p useimmiten energianlähteenä hiilihydraatti p ennen hapettamista muut hiilihydraatit muutetaan glukoosiksi p glykolyysissä glukoosi hapetetaan pyruvaatiksi: n kaikissa eliöissä samanlainen n energia vapautuu pieninä annoksina siten, että se voidaan ottaa tehokkaasti talteen n 1 glukoosi 2 ATP (alussa kuluu 2 ATP, myöhemmin tuotetaan 4 ATP) + 2 NADH + 2 pyruvaattia n tapahtuu huolimatta siitä onko happea läsnä vai ei Figure 9.8 The energy input and output of glycolysis Glycolysis Citric acid cycle Oxidative phosphorylation ATP ATP ATP Energy investment phase Glucose 2 ADP + 2 P 2 ATP used Energy payoff phase 4 ADP + 4 P 4 ATP formed 2 NAD e H + 2 NADH + 2 H + 2 Pyruvate + 2 H 2 O Net Glucose 2 Pyruvate + 2 H 2 O 4 ATP formed 2 ATP used 2 ATP 2 NAD e + 4 H + 2 NADH + 2 H + 8

9 Figure 9.9 A closer look at glycolysis: energy investment phase (Layer 2) Glykolyysinopeuden säätely Vain tämä jatkoon! Figure 9.9 A closer look at glycolysis: energy payoff phase (Layer 3) high-energy phosphate bond molekyylin sisäinen muutos: P vaihtaa paikkaa 9

10 Figure 9.9 A closer look at glycolysis: energy payoff phase (Layer 4) = PEP Glykolyysin säätely p solun toiminnan kannalta on olennaista että tuotetaan aina sopiva määrä ATP ja pelkistysvoimaa, ei liikaa eikä liian vähän n kaikkia hiilihydraatteja ei voi hapettaa, koska niitä käytetään myös esim. soluseinän synteesiin n myös aminohappojen ja rasvahappojen hapetus tuottaa asetyylicoa p säätely kohdistuu moneen entsyymiin, mutta tärkein on fosfofruktokinaasi, joka on ensimmäinen glykolyysille spesifinen entsyymi 10

11 p fosfofruktokinaasi Glykolyysin säätely n allosteerinen entsyymi, joka muodostuu 4 alayksiköstä (säätely siksi tehokasta) n ATP inhiboi, AMP aktivoi (osoittaa että solussa energian puutetta) n H + laskee aktiivisuutta (liittyy maitohapon muodostumiseen hapen puutteen vuoksi) n sitraatti inhiboi (osoittaa että solussa paljon ATP ja NADH) n fruktoosi-6-p aktivoi (osoittaa että glukoosia ei käytetä mm. glykogeenin, glykoproteiinien tai soluseinän synteesiin) solussa kaikki nämä vaikuttavat yhtä aikaa ja aktiivisuus on kaikkien tekijöiden yhteisvaikutuksen tulosta Sitruunahapposykli (= Krebsin sykli) p keksijä Hans Krebs 1930-luvulla p = trikarboksyylihapposykli (= TCA cycle) p jos happea on läsnä (tavallisin tilanne), glykolyysissä muodostunut pyruvaatti kuljetetaan mitokondrioihin, joissa jatkokäsittely tapahtuu = oksidatiivinen dekarboksylaatio: n glykolyysissä muodostunut NADH hapetetaan NAD + :ksi, samalla ATP-synteesi n kun NAD + saatavilla, pyruvaatti hapetetaan oksidatiivisen dekarboksylaation avulla etikkahapoksi, jolloin vapautuu yksi CO 2 ja muodostuu NADH n asetyyliryhmä liitetään koentsyymia:han (= B-vitamiinistä johdettu tuote) asetyylikoentsyymia (energiarikkaan sidoksen muodostuminen) n 1 glukoosi 2 asetyylikoentsyymia (asetyylicoa) n asetyylicoa mitokondrion matriksiin sitruunahapposykliin 11

12 The citric acid cycle = TCA cycle p = Krebs cycle (Hans A. Krebs 1937, Nobel price in 1953) = tricarboxylic acid cycle = TCA cycle p Mitochondrial matrix processes Figure 9.10 Conversion of pyruvate to acetyle CoA, the junction between glycolysis and the citric acid cycle CYTOSOL MITOCHONDRION NAD + NADH + H + 2 Pyruvate Transport protein 1 3 CO 2 Coenzyme A Acetyl CoA 12

13 Figure 9.11 An overview of the citric acid cycle Pyruvate (from glycolysis, 2 molecules per glucose) Glycolysis Citric acid cycle Oxidative phosphorylation ATP ATP ATP CO 2 NAD + CoA NADH + H + Acetyle CoA CoA CoA FADH 2 FAD Citric acid cycle ATP ADP + P i 2 CO 2 3 NAD + 3 NADH + 3 H + Sitruunahapposykli p asetyylicoa saadaan glykolyysin lisäksi myös rasvahappojen ja useimpien aminohappojen hapetuksesta p sitruunahapposykli on kaikkien em. energianlähteiden hapetuksen yhteinen loppuvaihe, jossa vapautuu pääosa hapetuksessa muodostuvasta CO 2 :sta p myös sellaiset aminohapot, joista ei hajotettaessa tehdä asetyylicoa:ta päätyvät muuta kautta sitruunahapposykliin p asetyylicoa:ssa oleva etikkahappotähde hapetetaan CO 2 :ksi 13

14 Sitruunahapposykli p etikkahappotähteen hapetus CO 2 :ksi: n monessa vaiheessa, jotta energia vapautuu pieninä annoksina (tehokas talteenotto) n koska etikkahappo on itse pieni molekyyli, sen hapettaminen ei voi mitenkään tapahtua monessa vaiheessa (ei ole montaa elektroniparia poistettavaksi) siksi etikkahappotähde liitetään oksaloasetaattiin, jolloin muodostuu sitruunahappoa (= sitraatti) (eli kookkaampi molekyyli) n sitruunahapon hapettaminen monessa vaiheessa mahdollista n sitruunahappoa ei hapeteta kokonaan, vaan tuotetaan uudelleen oksaloasetaattia, joka voi jälleen ottaa vastaan uuden asetyyliryhmän (muodostuu sykli, jossa vähittäin hapetusreaktioita ja molekyylien uudelleenrakentumista) Figure 9.12 Closer look at the citric acid cycle Glycolysis Citirc acid cycle Oxidative phosphorylation ATP ATP ATP S CoA C O CH 3 Acetyl CoA CoA SH H 2 O NAD + HO NADH O C COO + H + CH H 2 O 2 1 COO COO CH CH 2 COO 7 COO CH HC Malate COO COO CH 2 8 Oxaloacetate HO C COO 2 CH 2 Fumarate 6 COO CoA SH Citric acid cycle COO Citrate COO FADH CH CH 2 CH 2 CH 2 FAD COO C O Succinate P CoA i S GTP GDP Succinyl CoA ADP ATP CoA SH 4 NAD + NADH + H + COO CH 2 HC COO HO CH 3 COO Isocitrate COO CH 2 CH 2 C O COO NAD + NADH + H + α-ketoglutarate CO 2 CO 2 14

15 Sitruunahapposykli p tuottaa lähtöaineita (prekursoreita) myös monien orgaanisten yhdisteiden synteesiin n sukkinyylicoa hemoglobiini, myoglobiini, katalaasi, sytokromit, peroksidaasit n α-ketoglutaraatti aminohappoja, esim. glutamiinihappo, glutamiini, proliini n oksaloasetaatti aminohappoja, esim. asparagiinihappo n syklistä poistuneiden välituotteiden tilalle syntetisoidaan uutta ATP:n avulla p sykliä säädellään tarkoin: n esim. ATP inhiboi sitraattisyntaasia 15

16 Biosynthetic families of amino acids Amino acid degradation: As there is no store for excess amino acids, and as proteins are constantly being turned over, amino acids have to be continually degraded 16

17 Oksidatiivinen fosforylaatio p valtaosa solun tuottamasta ATP:stä saadaan NADH:n ja FADH 2 :n kuljettamista elektroneista p mitokondrioiden poimuttuneella sisäkalvolla (= kristat) toiminnassa tuhansia e - -kuljetusketjuja: n muodostuu kolmesta kookkaasta proteiinikompleksista sekä niiden välillä toimivista pienemmistä komponenteista n NADH luovuttaa e - ensin flavoproteiinille jne. kohti happea n FADH 2 luovuttaa e - suoraan ubikinonille (alemmalle tasolle) p NADH ja FADH 2 siis hapettuvat Figure 9.13 Free-energy change during electron transport Glycolysis Citirc acid cycle Oxidative phosphorylation ATP ATP ATP 50 NADH Free energy (G) relative to O 2 (kcl/mol) FMN I Fe S FADH2 FAD Fe S II Multiprotein complexes O Cyt b III Fe S Cyt c 1 Cyt c IV Cyt a Cyt a H O 2 H 2 O 17

18 Figure 9.13 Free-energy change during electron transport I II III Elektronien kuljetus alamäkeen kohti happea, joka hyvin elektronegatiivinen Q = ubikinoni, liikkuu solukalvon sisällä rasvaliukoisuuden ansioista IV Ubikinoni = koentsyymi Q10 18

19 Proposed structure and membrane topography of mitochondrial Complex I (NADH:UQ oxidoreductase) Proposed structure and membrane topography of mitochondrial Complex III (ubiquinone:cytochrome-c oxidoreductase) Crystal structure of mammalian CIII complex 19

20 Sytokromi C Figure 9.13 Free-energy change during electron transport Elektronien kuljetus alamäkeen kohti happea, joka hyvin elektronegatiivinen I II III H + H + IV Samalla H+ pumpataan kalvojen väliseen tilaan kolmessa kohdassa: 1. NADH dehydrogenaasi 2. sytokromi bc 1 kompleksi 3. sytokromi oksidaasi H + 20

21 Oksidatiivinen fosforylaatio elektronien kulkiessa vähitellen kohti happea, samalla pumpataan H+ ulko- ja sisäkalvon väliseen tilaan (muodostuu H+-gradientti eli hyvin energiarikas tila, positiivinen varaus) n sisäkalvo hyvin tiivis, joten H+ eivät voi diffuntoitua takaisin matriksiin itsestään (jos mitokondrion sisäkalvo ei ole ehjä, H+ vuotavat matriksiin, eikä ATP muodostu) n H+ palautuvat ATP-syntaasin kautta matriksiin; kytketty ATP-synteesiin (= kemiosmoosi) = oksidatiivinen fosforylaatio: ATP synteesi NADH:n ja FADH2:n hapettuessa hengitysketjussa n Transmembrane transport in plant mitochondria 21

22 Figure 9.14 ATP synthase, a molecular mill INTERMEMBRANE SPACE H + A rotor within the membrane spins clockwise when H + flows past it down the H + gradient. A stator anchored in the membrane holds the knob stationary. A rod (or stalk ) extending into the knob also spins, activating catalytic sites in the knob. ADP + P ATP i MITOCHONDRIAL MATRIX Three catalytic sites in the stationary knob join inorganic Phosphate to ADP to make ATP. Model of the F o F 1 -ATPase, showing the attachment of the catalytic complex to the membrane via the β subunit and the δ subunit. When the reaction runs in reverse (ATP synthesis), protons diffuse through the F o complex down their electrochemical gradient. The movement of protons through the channel drives the rotation of the entire F o complex within the membrane. The γ subunit, which is attached to the F o complex, then turns within the catalytic complex, causing the conformational changes that are required for ATP synthesis. It is assumed that the catalytic complex itself does not rotate, but is anchored to the membrane. The δ subunit is located on the outside of the β subunit and serves as the site of attachment of the β subunit, which anchors the catalytic complex to the membrane and prevents it from spinning. In mechanical terms, the F 1 complex and its membrane anchor act as a stationary housing, or stator, while γ subunit (and possibly the F o complex) serves as the rotor. 22

23 Figure 9.15 Chemiosmosis couples the electron transport chain to ATP synthesis Glycolysis Citirc acid cycle Oxidative phosphorylation electron transport and chemiosmosis Inner Mitochondrial membrane ATP ATP ATP H + H + Intermembrane space Inner mitochondrial membrane Mitochondrial matrix Protein complex of electron carners NADH + I H + (Carrying electrons from food) II FADH 2 NAD + Q III Cyt c IV FAD + 2 H / 2 O 2 H 2 O Electron transport chain Electron transport and pumping of protons (H + ), which create an H + gradient across the membrane Oxidative phosphorylation ADP + P i H + H + ATP Chemiosmosis ATP synthesis powered by the flow Of H + back across the membrane ATP synthase Figure 9.16 ATP yield per molecule of glucose at each stage of cellular respiration CYTOSOL Electron shuttles span membrane 2 NADH or MITOCHONDRION 2 FADH 2 2 NADH 2 NADH 6 NADH 2 FADH 2 Glycolysis 2 Glucose Pyruvate 2 Acetyl CoA Citric acid cycle Oxidative phosphorylation: electron transport and chemiosmosis + 2 ATP + 2 ATP + about 32 or 34 ATP by substrate-level by substrate-level by oxidative phosphorylation, depending phosphorylation phosphorylation on which shuttle transports electrons from NADH in cytosol Maximum per glucose: About 36 or 38 ATP 1 glu ATP; 62% glukoosin energiasta vapautuu lämpönä (hyvä hyötysuhde verrattuna ihmisen tekemiin koneisiin) 23

24 Inhibitors of the mitochondrial electron transfer chain Kasvien soluhengitys p p nettoreaktio: C 12 H 22 O 11 (sakkaroosi) + 12 O 2 12 CO H 2 O 60 ADP + 60 P i 60 ATP + 60 H 2 O n käänteinen fotosynteesille n 5760 kj (=1380 kcal) vapautuu sakkaroosimoolia kohti, loppuenergia vapautuu prosessista lämpönä (48%) n kaikki hiili ei vapaudu CO 2 :na p monista soluhengityksen välituotteista tuotetaan mm. nukleotideja ja lipidejä energia vapautuu vähitellen (step-by-step reactions) ja tasaisesti, jotta vältytään soluvaurioilta 1. glykolyysi, pentoosifosfaattitie 2. sitruunahapposykli (= Krebsin sykli eli TCA-sykli) 3. elektroninkuljetusketju 24

25 Soluhengitys kasveilla p soluhengitykseen vaikuttaa kasvilaji, kasvutapa, kasvinosa, ikä, olosuhteet (lämpötila, ravinteet, veden saatavuus jne.) p koko kasvin hengitys yleensä alempi kuin eläinsoluilla (tuorepainon perusteella laskettuna) johtuen kasvisolun kookkaasta keskusvakuolista ja soluseinien suuresta osuudesta (näissä ei mitokondrioita) n kuitenkin soluhengitys voi olla hyvin voimakasta aktiivisesti kasvavissa kasvinosissa, kuten silmuissa 25

26 Soluhengitys kasveilla p suhteellisen alhaisesta hengityksestä huolimatta, soluhengityksen vaikutus hiilitalouteen on huomattava n vain vihreät lehdet ovat fotosynteettisesti aktiivisia, mutta koko kasvisolukko (varsi, runko, juuret mukaan lukien) hengittää 24 tuntia vrk:ssa n 30-60% fotosynteesissä sidotusta hiilestä kuluu hengitykseen n puilla soluhengityksen osuus kasvaa iän myötä (suhteessa enemmän ei-fotosynteettistä biomassaa) n trooppisilla kasveilla jopa 70-80% päivittäisestä fotosynteesituotannosta voidaan menettää hengityksen kautta johtuen lämpimistä yölämpötiloista Anaerobinen pyruvaatin jatkokäsittely p p p p glykolyysi toimii myös ilman happea jos happea ei läsnä, sitruunahapposyklissä käytettävää NAD:tä, ja FAD:tä ei pystytä uudistamaan (hapetus-pelkistys), jolloin sykli lakkaa soluissa yleensäkin vain vähän NAD ja FAD (koentsyymejä) saatavilla pyruvaatti glykolyysistä kierrätettävä ja NADH kulutettava, jotta ATPn tuotanto voi jatkua: è käyminen 26

27 Anaerobinen pyruvaatin jatkokäsittely 1. Maitohappokäyminen: p pyruvaatti pelkistyy laktaattidehydrogenaasin katalysoimassa reaktiossa maitohapoksi (laktaatiksi) p CO 2 ei muodostu! p samalla NADH hapettuu NAD + :ksi p voimakkaasti toimivassa lihaksessa, jossa hapenpuute p laktaatti muutetaan takaisin pyruvaatiksi maksassa p jos maitohappoa muodostuu liikaa, lihas ei enää toimi kunnolla p hiivoilla ja bakteereilla; käytetään hyväksi mm. juustonvalmistuksessa Fig. 9-18b 2 ADP + 2 P i 2 ATP Glucose Glycolysis 2 NAD + 2 NADH + 2 H + 2 Pyruvate 2 Lactate (b) Lactic acid fermentation 27

28 Anaerobinen pyruvaatin jatkokäsittely 2. Etanolikäyminen: p mm. hiivalla; käytetään hyväksi leivonnassa ja viininvalmistuksessa p hapettomissa oloissa elävillä bakteereilla p pyruvaatti dekarboksyloidaan ilman hapetusta, jolloin muodostuu asetaldehydiä (ei asetaattia kuten hapen läsnäollessa) p asetaldehydi pelkistyy etanoliksi; samalla NADH hapettuu NAD:ksi p glykolyysi voi jatkua, ja solu saa ATP:tä Fig. 9-18a 2 ADP + 2 P i 2 ATP Glucose Glycolysis 2 NAD + 2 NADH + 2 H + 2 Pyruvate 2 CO 2 2 Ethanol 2 Acetaldehyde (a) Alcohol fermentation 28

29 Figure 9.18 Pyruvate as a key juncture in catabolism Glucose CYTOSOL Pyruvate No O 2 present Fermentation O 2 present Cellular respiration Ethanol or lactate Acetyl CoA MITOCHONDRION Citric acid cycle Figure 9.19 The catabolism of various molecules from food Proteins Carbohydrates Fats Amino acids Sugars Glycerol Fatty acids Glycolysis Glucose Glyceraldehyde-3- P NH 3 Pyruvate Acetyl CoA Citric acid cycle Oxidative phosphorylation 29

30 Figure 9.20 The control of cellular respiration Glucose Inhibits Glycolysis Fructose-6-phosphate Phosphofructokinase Fructose-1,6-bisphosphate AMP Stimulates + Inhibits ATP Pyruvate Acetyl CoA Citrate Citric acid cycle Oxidative phosphorylation Glukoneogeneesi p glukoosin synteesi ei-hiilihydraateista p glukoosi on välttämätöntä, vaikka energian ihminen voi saada rasvoja tai aminohappoja hapettamalla: n aivojen toimintaan n glykoproteiinien synteesiin n tarve n. 160 g/vrk p voidaan syntetisoida pyruvaatista, jota voi muodostua esim aminohappojen hajotessa n käytetään glykolyysin palautuvia (reversiibeleitä) reaktioita n irreversiibelit reaktiot vaihdetaan toisiin n monia glykolyysin entsyymejä käytetään paitsi glukoosin hajottamiseen niin myös sen synteesiin n säätely on hyvin tarkkaa: glukoosin synteesiä ja hajotusta ei pääse tapahtumaan yhtä aikaa 30

31 Rasvojen hajotus p Varastorasvojen (triglyseridit) pitkälle pelkistettyjä, joten niiden hapettuessa vapautuu paljon energiaa: n rasvahapot 1 g: 9 kcal n hiilihydraatit 1 g: 4 kcal n proteiinit 1 g: 4 kcal p hajotetaan rasvahapoiksi ja glyseroliksi lipaasien avulla: n glyseroli glyserolifosfaatti dihydroksiasetonifosfaatti (DHAP): voidaan hapettaa glykolyysissä tai käyttää glukoneogeneesiin n rasvahappoihin liitetään CoA, hapetetaan asetyylicoa sitruunahapposykliin n 16 hiiltä sisältävästä rasvahaposta muodostuu 8 asetyylicoa Pentoosifosfaattitie eläinsoluissa p soluissa on pelkistysvoimaa sekä NADH- että NADPH-muodossa n NADH hapettuu hengitysketjussa johtaen ATP:n muodotukseen (oksidatiivinen fosforylaatio) n NADPH puolestaan käytetään biosynteeseissä pelkistysvoimana n eivät voi metabolisesti korvata toisiaan p pentoosifosfaattitie tuottaa spesifisesti NADPH:ta p sytosolissa; aktiivinen soluissa jotka tuottavat rasvahappoja ja steroideja; alhainen aktiivisuus esim. lihassoluissa 31

32 Pentoosifosfaattitie eläinsoluissa p glukoosi-6-fosfaatti + 2 NADP + + H 2 O riboosi -5- fosfaatti + 2 NADPH + 2 H + + CO 2 p muodostunut riboosi-5-p käytetään mm. nukleotidien ja siten nukleiinihappojen synteesiin n mikäli sitä ei käytetä, voidaan siitä tehdä uudelleen glukoosia pentoosifosfaattitien käyttöön p säätely tarkkaa: NADPH inhiboi glu-6-p dehydrogenaasia, NADP aktivoi Pentoosifosfaattitie kasvisoluissa: useita tehtäviä p NADPH pelkistysvoima useissa biokemiallisissa reaktioissa lipidien biosynteesi ja typen assimilaatio energianlähde hengitysketjussa p riboosi-5-fosfaatti nukleiinihappojen synteesi p erytroosi-4-fosfaatti (välituote) yhdessä PEP:n kanssa fenoliyhdisteitä (ligniini, flavonoidit, fytoaleksiinit), aminohappoja p tuottaa Calvinin syklin välivaiheita fotosynteesikoneiston kehittyessä kasvavassa lehdessä 32

33 33