[SCRÂȘIT] [FOSȘIT] [CLIC] MATTHEW VANDER HEIDEN: Deci data trecută, am discutat despre ciclul TCA. Și asta ne permite să spunem apoi cum putem lua glucoză și oxida complet cei șase atomi de carbon de glucoză în CO2. Și știți, desigur, glicoliza transformă glucoza în doi piruvați. Piruvatul are doi atomi de carbon, iar apoi piruvat dehidrogenaza poate elibera primul dintre acești atomi de carbon sub formă de CO2. Acesta generează un acetil CoA. Acest acetil CoA intră apoi în ciclul TCA și sunt eliberați alți doi CO2 - unul din etapa de izocitrat dehidrogenază , unul din etapa de alfa cetoglutarat dehidrogenază . Acum, am discutat că ciclul TCA este util, deoarece vă permite să oxidați orice poate fi transformat în acetil CoA în CO2 și care include acizi grași, despre care vom petrece mult timp vorbind astăzi. Acum, ciclul TCA, așa cum am menționat, doar prin revizuire, este, de asemenea, foarte util ca o modalitate de a face lucruri - o mulțime de intermediari utili. Dar am discutat data trecută dacă vom face asta, adică pentru că funcționează ca un ciclu, dacă scoatem lucruri din ciclu, trebuie adăugat ceva înapoi în așa-numita anapleroză. pentru ca acesta să continue să funcționeze ca un ciclu. Acum, veți observa... nu am fost explicit despre asta, dar aceasta este oxidare. Amintiți-vă, oxidarea carbonului este în general favorabilă. Deci, delta G din aceasta va fi mai mică de 0. Cu toate acestea, spre deosebire de glicoliză, unde am discutat că cea mai mare parte a valorificării energiei - adică oxidarea favorabilă a glucozei la piruvat - a fost capturată pentru a menține direct un raport ATP/ADP. sus în celulă, puteți vedea că cea mai mare parte a producției de energie a ciclului TCA nu este de fapt sinteza directă a ATP sau GTP. În schimb, ceea ce avem este că avem cea mai mare parte din această energie ca fiind capturată și încărcând un raport dintre NADH și NAD sau FADH2 la FAD. Și vom vedea în următoarele câteva prelegeri cum putem valorifica transferul de electroni de la acele molecule la oxigen pentru a produce ATP, precum și alte lucrări. Dar înainte de a ajunge la asta, vreau să mă concentrez mai întâi pe grăsime, care, desigur, este cea mai redusă biomoleculă de carbon din celulă. Și deci sunt lanțuri de carbon complet redus. Și, desigur, acesta este cel mai dens mod chimic de a stoca energie - sub formă de carbon. Intuitiv, știți asta, pentru că ce sunt petrolul și gazele? Sunt lanțuri de hidrocarburi reduse. Desigur, aceștia sunt combustibili mai buni decât lemnul, care se bazează, după cum am văzut anterior, pe carbohidrați din alcool carbohidrați. De asemenea, știi intuitiv că grăsimea are mai multe calorii decât zahărul - exact aceleași idei. Și așa vreau să încep prin a discuta despre ce este grăsimea biologică , iar apoi asta va duce la o discuție despre cum putem oxida grăsimea, de asemenea, ca o modalitate de a obține energie. Acum, majoritatea grăsimilor biologice sunt împachetate în molecule numite lipide. Și așa vreau să clarific că lipidele nu sunt același lucru cu grăsimea. Mai corect, o lipidă conține grăsimi sau, mai precis, ceva numit acid gras. Și ce este un acid gras? Ei bine, este această hidrocarbură complet saturată cu un acid carboxilic la capăt. Și așa avem un acid carboxilic urmat de un lanț de hidrocarburi complet saturate. Deci diferă de petrol și benzină prin faptul că are acest mâner de acid carboxilic, dacă vreți, la sfârșit, care permite practic biologiei să construiască și să descompună acești acizi grași. Acum, majoritatea acizilor grași biologici au un număr par de atomi de carbon. Și se dovedește că aceasta este o consecință a faptului că este construit și defalcat în aceste două unități de carbon acetil CoA. Și cele mai comune lungimi, adică cât de lungi sunt aceste lanțuri. Deci, în biologie, ele pot varia oriunde între 4 și 36 de atomi de carbon . Dar cele mai comune sunt 12 până la 24 de atomi de carbon, cu 16 atomi de carbon și 18 atomi de carbon fiind de departe cei mai abundenți în celule. Acum, merită menționat care sunt unele dintre denumirile acestor mai des întâlnite, pentru că le veți vedea. Și astfel acidul gras complet saturat de 16 atomi de carbon - deci 16 atomi de carbon în total. 14, 15, 16, inclusiv acidul carboxilic. Acesta este denumit palmitat. Sau este desenat sub formă acidă, acid palmitic. Și numele sistematic pentru aceasta este acid hexadecanoic. Cealaltă obișnuită, versiunea cu 18 atomi de carbon, deci aceeași moleculă, dar cu doi atomi de carbon mai lung. Acesta este denumit stearat sau acid stearic, dacă este extras sub formă acidă. Sau denumirea sistematică ar fi acid octadecanoic. Acum, de multe ori lucruri precum palmitatul pot fi desenate astfel. Deci sunt 16 carboni. Un alt mod de a desena palmitat. Și veți observa că palmitatul, precum și stearatul aici sunt complet saturate. Ce vreau să spun prin saturat? Adică complet saturat de electroni. Nu există nicio modalitate de a reduce această moleculă în continuare, decât dacă, desigur, reducem acidul carboxilic la sfârșit. Și astfel palmitatul ar fi cel mai saturat acid gras cu 16 atomi de carbon. Stearatul este cel mai saturat acid gras cu 18 atomi de carbon. Acum, dacă adaug o legătură dublă la una dintre aceste molecule, aceasta este o oxidare. La fel ca atunci când am adăugat o legătură dublă la succinat pentru a face fumarat în ciclul TCA. Am arătat asta ultima dată. Este o reacție de oxidare. Și astfel un acid gras nesaturat este un acid gras care nu mai este complet saturat cu electroni. Asta înseamnă că nu este complet redusă. Și așa, amintiți-vă, stocați energia sub formă de carbon redus. Astfel, un acid gras nesaturat stochează mai puțină energie decât un acid gras saturat, deoarece este mai oxidat decât acidul gras saturat. Și așa, ca câteva exemple aici, deci iată exemplul unui acid gras nesaturat cu 16 atomi de carbon. Așa că introduc o dublă legătură. Îl voi desena în formă acidă aici. Și aici ai 5, 6, 7, 8 plus 7 înseamnă 15-- 16 atomi de carbon în total, o legătură dublă. Acesta este tot acidul oleic mediu, numit mai sistematic acid hexadecen. Iar versiunea cu 18 carbon ar fi după cum urmează. Așa că am adăugat doi atomi de carbon în plus la acest capăt al moleculei. Acesta este acidul oleic sau acidul octadecanoic. Acum, rețineți că am pus o legătură dublă aici. Vă veți aminti din chimia organică că legăturile duble pot exista într-o formă trans sau cis. Și deci dacă e trans, așa ar fi. Dacă este cis, legătura dublă ar fi așa în lanțul de carbon. Și așa, doar pentru a vă arăta aici despre modele că acest lucru poate conta, așa că iată un carbon dublu legat. Și astfel acești doi roșii sunt cis unul pentru celălalt. Și acest violet este trans la asta. Acum, dacă pun asta pe un lanț de acizi grași, poți vedea că există o mare diferență acolo. Deci, dacă adaug legătura dublă aici și continuă lanțul aici pe o legătură trans, este o moleculă relativ dreaptă, în timp ce dacă merg aici într-o legătură cis, acum introduc o îndoire în lanțul alchil. Deci acizii grași biologici sunt întotdeauna cis. Și acest lucru este important din punct de vedere structural, deoarece creează de fapt această îndoire în acizii grași care nu sunt complet saturati. Acum, evident, după cum ați putea ghici, numărul de legături duble și locațiile legăturilor duble vor schimba structura și, prin urmare, proprietățile acizilor grași. Și deci avem nevoie de o nomenclatură care să ne permită să descriem ce se întâmplă aici. Și astfel cea mai simplă nomenclatură este următoarea, unde avem practic numărul de atomi de carbon și acizii grași, să zicem 18, urmat de numărul de legături duble. Deci un acid gras 18:1, adică acid oleic-- deci 18 atomi de carbon lungime, o legătură dublă-- 18 :0 ar fi acid steric-- 18 atomi de carbon lungime, zero legături duble; 16:0, palmitat - acid palmitic - 16 atomi de carbon lungime, zero legături duble. Deci, dacă avem o legătură dublă, de multe ori aceasta este denumită MUFA sau acid gras mononesaturat. Și, desigur, dacă am multe legături duble-- mai multe-- este un PUFA, sau un acid gras polinesaturat-- probabil că am auzit acești termeni. Deci, care este un exemplu de acid gras polinesaturat? Ei bine, unul comun este acizii grași polinesaturați 18:2 - 18 atomi de carbon, două legături duble. Cel biologic comun se numește acid linoleic-- și CH3-- și astfel 1, 2 legături duble, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 17, 18 atomi de carbon în total, acid gras 18:2 , acid linoleic -- numele formal este acid oleic octadecadien. Dacă îl fac mai nesaturat, deci 18:3, acesta este acid linolenic sau acid octadecatrienoic. Și dacă scot dureros totul -- deci avem 1, 2, 3, legături duble, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 , 17, 18 atomi de carbon în total -- Acid gras polinesaturat 18:3 cu trei legături duble în el. În toate aceste cazuri, toate acele duble legături sunt duble legături cis. Și veți observa, de asemenea, că nici distanța dintre ele nu este în întregime aleatorie , cel puțin așa cum am desenat-o. Prima dintre toate este că acestea nu sunt legături duble conjugate , deci vezi că există un carbon în toate cazurile între dubla legătură. Și, de asemenea, veți observa că majoritatea legăturilor duble sunt de fapt începute, dacă numărați de la acest capăt -- de la capătul acid -- ar fi carbonul 9 și 10 -- deci 1 plus 7 este 8, 9, 10 Fiecare dintre ele... prima legătură dublă pe care am pus-o este între carbonii 9 și 10 mergând în această direcție. Și aceasta este o consecință a enzimelor conservate care au introdus aceste duble legături în moleculă. Acum, evident, această distanță contează. Și deci avem nevoie de o modalitate în nomenclatură pentru a denota asta. Acolo se află exact legăturile duble. Și există un fel de două moduri. Putem număra putem număra de la un capăt. Sau, putem număra de la celălalt capăt. Acum, cea mai sistematică modalitate... modalitatea corectă acum este de a număra de la capătul acidului carboxilic. Așadar, foarte asemănător cu zaharurile, am numărat carbonul 1 al zaharurilor ca fiind cel mai aproape de capătul moleculei în care se afla carbonilul. Așadar, același lucru în acizii grași, deci ar fi numărul de carbon 1 în acea direcție. Și astfel, nomenclatura ar fi atunci să o punem într-o delta 9, ar fi o legătură dublă între al 9-lea și al 10-lea carbon numărând din acidul carboxilic. Și astfel, acidul gras 18:2 pe care l-am desenat aici, acidul linoleic, ar fi mai precis 18:2, delta 9, delta 12. Asta pentru că este carbonul 9, 10, 11, 12 -- deci carbonul 9 și 10 și 12 și 13. Acid linolenic-- 18:3, delta 9 12, 15-- deci 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 pentru a spune unde sunt legăturile duble în acizii grași polinesaturați . După cum puteți vedea, majoritatea acizilor grași polinesaturați este o consecință a faptului că nu sunt conjugați. Veți vedea că legăturile duble sunt plasate la fiecare trei atomi de carbon. Acum, această distanță de trei atomi de carbon este menținută chiar și în-- adesea în biologie, chiar și în excepții, unde primul nu este între carbonul 9 și 10. Și astfel un exemplu clasic în acest sens este acidul gras polinesaturat acidul arahidonic, care este un acid gras cu 20 de carabine cu patru legături duble la atomi de carbon 5, 8, 11 și 14. Deci, acidul arahidonic, probabil ați auzit în trecut, este un acid gras de semnalizare cheie. Este mobilizat și folosit pentru a genera niște mediatori inflamatori. Este enzima care acționează asupra acestui lucru pentru a genera mediatorii inflamatori - este ținta unor medicamente foarte comune , cum ar fi aspirina sau alte medicamente antiinflamatoare nesteroidiene - ibuprofenul și cetera. Și această moleculă, desenând-o astfel, ar trebui să vă descrie pe deplin cum ar arăta. Acum, există și o nomenclatură mai veche care numește acizii grași pentru a-i numi și unde sunt situate legăturile duble - nu din partea carbonilului, ci de la celălalt capăt al moleculei. Și am menționat această nomenclatură pentru că este încă folosită destul de des în cultura populară. Și așa că, pentru a face asta, este practic... se referă la asta, cred, ca carbon alfa. Deci numărând în greacă, mergând în această direcție, carbonul final din acidul gras, omega-- ultima literă din alfabetul grecesc. Și așa că dacă numărați de la celălalt capăt, am putea da și această nomenclatură diferită. Și astfel, în acest caz, acidul nostru linolenic 18:3, 18:3, delta 9, 12, 15, am putea spune și că este 18:3, omega 3, 6, 9. Deci acum numărăm de la acest capăt- - 1, 2, 3, prima legătură dublă, 4, 5, 6, următoarea legătură dublă, 7, 8, 9, următoarea legătură dublă. Și astfel, 18:1, după această nomenclatură-- 18:1, delta 9, ar fi același cu 18:1, omega 9 pentru că, evident, se întâlnește la mijloc. Dar dacă am face 18:1, delta 12, acesta ar fi 18:1, omega 6. 18:1, delta 15 ar fi 18:1, omega 3. Și deci menționez asta pentru că veți auzi despre așa-numitele acizi grasi omega-3. Principalul acid gras omega 3 despre care vorbesc este acidul linolenic. Și este un acid gras omega 3 folosind nomenclatura numărând din cealaltă parte. Sau, ați putea spune și că este 18:3, delta 9, 12, 15. Acum, vreau să menționez unul dintre motivele pentru care auziți despre acizii grași omega 3 este că, în general, există acizi grași precum cei pe care oamenii nu pot face. Și așa trebuie să le luăm din dietă. Și deci acesta este conceptul numit acizi grași esențiali. Așadar, oarecum precum vitaminele, există lucruri pe care fiziologia noastră le folosește și pe care trebuie să le obținem de la alte organisme care produc. Și, prin urmare, trebuie să le mâncăm. Și deci, dacă auziți acest termen de acid gras esențial, se referă în principiu la acizi grași specifici în care ne lipsesc enzimele pentru a plasa toate legăturile duble pentru a fi în locul în care este util pentru un anumit aspect al biologiei noastre. Acum, o mulțime de nomenclatură aici - motivul pentru care discut acest lucru este pentru că această diversitate a lungimii lanțului și a legăturilor duble creează proprietăți diferite, iar natura folosește aceste proprietăți chimice diverse ale acizilor grași - adică legături diferite și grade diferite de nesaturare sau pozițiile de saturație ale legăturilor duble - pentru a profita de acele proprietăți pentru a face lucruri diferite în biologie. Și așa că o mulțime de asta trebuie să facă - o mulțime de motive pentru care acizii grași sunt utili este că nu sunt solubili în apă sau puțin solubili în apă. Știi asta doar din experiența comună de a face dressing pentru salată. Și astfel amestecați uleiul în oțetul din sosul pentru salată și astfel uleiul este în mare parte format din acizi grași, din lipide. Și acești acizi grași nu sunt solubili în partea de oțet, partea de apă a moleculei. Acum, acizii grași înșiși - lungimea lanțului și numărul de legături duble vor afecta alte proprietăți, cum ar fi temperatura de topire. Deci, în general, temperatura de topire a unui acid gras va scădea cu lungimea lanțului mai scurtă și va scădea cu mai multă nesaturare - deci mai multe legături duble. Deci, cu cât pun mai multe legături duble și cu cât este mai scurtă, cu atât temperatura de topire este mai scăzută. Și așa, băieți, știți asta, doar din experiența de gătit, să fie cazul. Astfel, acizii grași de origine animală tind să fie mai saturati. Și pentru că sunt mai saturate, au o temperatură de topire mai mare. Și astfel sunt solide la temperatura camerei. Deci, gândește-te... grăsime animală, unt, untură... aceste lucruri sunt solide la temperatura camerei. Deci, acizii grași din plante-- tind să fie mai mulți acizi grași nesaturați. Și sunt lichide la temperatura camerei. Și știți acest lucru, deoarece uleiul de gătit obținut din plante este de obicei un lichid la temperatura camerei. Acum, s-ar putea să știți că uleiul de măsline are o mulțime de acizi grași mononesaturați, o mulțime de MUFA. Uleiul de măsline, spre deosebire de alte uleiuri de plante, care sunt mai mulți acizi grași polinesaturați - dacă îi puneți la frigider, uleiul de măsline va tinde să formeze un solid, în timp ce uleiul de canola nu va face. Și aceasta este o consecință a faptului că cu cât sunt mai mulți acizi grași nesaturați, cu atât temperatura de topire este mai scăzută. Și astfel, cu atât este mai probabil să fie lichid sau solid în frigider sau la temperatura camerei în acești acizi grași diferiți. Pentru a arăta aici pe diapozitiv, iată doar ceva ce am furat din manual. Practic oferă compoziția unor lucruri de care ați putea fi conștienți, deci ulei de măsline, unt și grăsime de vită. Deci, puteți vedea pe măsură ce coborăm spectrul aici, aveți lungimi mai mari ale lanțului și o reducere a numărului de legături duble. Și, desigur, grăsimea de vită, dacă ați manipulat-o vreodată, este un solid mult mai ferm la temperatura camerei decât untul, care este desigur solid la temperatura camerei, în timp ce uleiul de măsline nu este. Și asta urmează cu lungimea lanțului și legăturile duble care afectează într-adevăr temperatura de topire a acestor grăsimi diferite. Doar câteva părți, astfel încât să puteți înțelege mai bine mâncarea dvs. și, astfel, este posibil să fi auzit sau să fi văzut pe partea laterală a ambalajului alimentelor uleiuri hidrogenate. Deci, ce este un ulei hidrogenat? Ei bine, asta înseamnă să luăm un ulei vegetal, care are acizi grași nesaturați și să-l hidrogenezi. Adică adăugarea de hidrogen. Ei bine, ce este asta? Nu este chiar hidrogenul care se adaugă. Adaugă electroni, așa că îl ia de la a fi un acid gras nesaturat la a face din punct de vedere chimic un acid gras saturat. Și este o modalitate de a lua uleiuri de plante și de a le face astfel încât să fie solide la temperatura camerei. Un exemplu de ulei hidrogenat ar fi margarina - ulei vegetal care ar fi lichid, reduce-l chimic astfel încât să fie complet saturat și acum este un solid la temperatura camerei. Sigur că ați auzit și de așa-numitele grăsimi trans. Deci, ce este o grăsime trans, în afară de ceva gătit în bucătăria diavolului? Prin urmare, grăsimile trans iau grăsimi animale și introduc în ele legături duble din punct de vedere chimic, astfel încât să aveți acest solid care acum este lichid la temperatura camerei. Acum, acest lucru se face chimic pentru a introduce acele duble legături. Și așadar, dacă introduceți o legătură dublă chimic prin oxidarea acidului gras, veți obține niște cis și niște trans. Cis este ceea ce face biologia pentru că le introduce cu o enzimă. Trans versus cis nu este controlat atunci când se face chimic. Și astfel, acest lucru duce la acești acizi grași trans nenaturali, care duc la probleme de sănătate și sunt acum interziși în multe orașe, inclusiv aici, în Cambridge, Massachusetts. Ultimul deoparte este-- deoarece probabil că toți am simțit că uleiurile sau grăsimile noastre au râncezit-- deci ce este asta? Deci, acesta este oxigenul care oxidează acidul gras. Și așa că, dacă vrei să-ți protejezi uleiul de a râncezi, lucrul de făcut este să- l păstrezi sigilat, nu? Ține oxigenul departe de el și uleiul tău va dura mult mai mult. Deci sunt acizi grași. În biologie, majoritatea acizilor grași nu stau singuri. Sunt esterificate la un alcool. Și așa cum am menționat într-o prelegere anterioară, o lipidă este egală cu un acid gras care este esterificat într-un alcool. Așa că am petrecut ceva timp în prelegerea anterioară, vorbind despre acest lucru pentru a face fosfolipide. Și acesta este un exemplu de lipide-- acizi grași esterificati pentru a face această fosfolipidă, care ne-a dat atât un capăt polar, cât și unul nepolar și ne-a permis să creăm membrane. Și astfel lipidele au o mulțime de funcții importante în celule. Și deci există funcția de barieră, care este în esență membrane, lucruri precum fosfolipidele despre care am vorbit data trecută. Există, de asemenea, funcții de semnalizare ale lipidelor. Așa că am menționat acidul arahidonic mai devreme. Cu siguranță veți întâlni funcții de semnalizare ale lipidelor în alte cursuri. Și apoi ultimul, care este într-adevăr motivul pentru care vorbim despre asta acum, este că lipidele sunt excelente pentru stocarea energiei, deoarece sunt cei mai redusi carboni, deci cel mai dens mod de a stoca energie sub formă de carbon redus. Deci, cea mai simplă lipidă și cea folosită pentru stocarea energiei este denumită triacilgliceridă, adesea abreviată ca TAG - triacilgliceridă. Și putem vedea acum cum putem face o triacilgliceridă, precum și cum se leagă cu alte căi ale metabolismului pe care le-am întâlnit. Și iată-l pe vechiul nostru prieten de la glicoliză. Sperăm că recunoașteți această moleculă ca trioză fosforilată dihidroxiacetonă fosfat , de asemenea, un intermediar în glicoliză. Și dacă reducem această cetonă la alcool, deci doi electroni din NADH. Reduceți acea cetonă, care va oxida NADH la NAD+. Dacă scoatem și fosfatul, acum ce avem? Acum avem alcool. Și această moleculă este glicerol. Și acum, acest glicerol, despre care am vorbit înainte, putem lua trei acizi grași, să-i esterificăm la fiecare dintre acești alcooli. Și acum avem o moleculă de glicerol cu ​​trei acizi grași esterificati la alcoolii de pe glicerol. Aceasta este o triacilgliceridă. Acum, desigur, triacilgliceridele nu sunt solubile în apă. Și atunci când le facem în celule pentru stocarea energiei, ele sunt stocate ca așa-numitele picături de lipide. Și deci, dacă te uiți aici la diapozitiv, iată un exemplu. Aici sus este un adipocit de la un animal. Asta de aici, cred, este o celulă vegetală. Și astfel, în ambele cazuri, aveți aceste picături mari care ar fi practic picături de triacilgliceride care se formează practic ca o modalitate de stocare a energiei pe termen lung. Și așa că, în timp ce ne gândim , cel puțin ca oameni, la adipocitele noastre, la celulele noastre adipoase, ca stocând grăsimea noastră, ei o fac. Dar sunt tipuri de celule cu adevărat specializate care au aceste picături de lipide gigantice, în timp ce multe celule au de fapt picături de lipide mult mai mici ca o modalitate de a stoca triacilgliceridele ca o modalitate de a stoca energie sub formă de carbon redus. De asemenea, vreau să spun că dacă te uiți la asta, spre deosebire de fosfolipidele pe care le-am descris mai devreme ca modalități de a construi membrane, acestea nu au nicio sarcină asupra lor. Și astfel, uneori sunt denumite așa-numitele lipide neutre. Și chiar aceste lipide neutre le permit să se aglomereze în aceste particule de ulei, dacă vrei... aceste picături de lipide din celule care sunt bune pentru stocarea energiei. Acum, de ce sunt lipidele neutre bune pentru stocarea energiei? Ei bine, un mod cu adevărat dens din punct de vedere chimic de a stoca energie, cel mai redus carbon. Și prin formarea acestor picături, nu spre deosebire de uleiul din sosul pentru salată, o altă lipide neutră care formează picături în oțet, acesta este o modalitate prin care stocați carbon redus fără a fi nevoie să transportați apă. Și așadar, dacă stocăm energie sub formă de carbohidrați, amidon sau glicogen, aceste molecule trebuie să existe în apă. Deci, porți în jur amidonul și glicogenul. Dar, ca animal, purtăm și prin apă. Dacă purtăm carbon redus sub formă de lipide, acum putem exclude apa din el. Și așa este mult mai dens. Și putem, într-un mod mai eficient, să cărăm acest material fără a fi nevoie să cărăm apa. Și astfel, gram pentru gram, grăsimea este o modalitate mult mai eficientă de a acumula calorii pe care le putem arde mai târziu decât depozitarea lor sub formă de carbohidrați. Grăsimea este, de asemenea, bună pentru că formează un izolator frumos. Și așa are sens. Ca animale, trebuie să supraviețuim în timpul iernii -- împachetăm tot felul de calorii sub formă de grăsime, nu trebuie să cărăm în jur ca apă. Doar să avem energia acolo sub formă de carbon redus și apoi o putem elibera încet pe parcursul iernii, precum și să o folosim pentru a ne ține de cald și apoi să construim din nou acele depozite în lunile de vară, când sunt mai multe alimente disponibile. Grăsimea, desigur, are în ea energie în valoare de luni de zile, în timp ce carbohidrații pe care îi transportăm în jur - glicogenul nostru - au mai puțin de o zi de energie. Așa că am putea trăi din grăsime pentru iarnă. Nu putem trăi din glicogenul nostru pentru iarnă. Acum, marele compromis aici este că este mult mai lent să mobilizezi grăsimea. Trebuie să intrăm în aceste picături de lipide și să despărțim bucăți mici din ele, să le punem în bucăți apoase solubile în apă pentru a le descompune. Glicogenul, desigur, este deja în apă, îl poate descompune mult mai repede. Și astfel este mult mai lent să mobilizezi grăsimea. Dar poate fi mult mai eficient în ceea ce privește ceea ce este stocat, în timp ce glicogenul poate fi mobilizat mult mai rapid. Și asta face cu adevărat parte din fiziologia noastră. Îți vei arde glicogenul mai întâi când faci mișcare înainte de a începe să arzi multe grăsimi. Și cred că mulți au auzit despre asta doar citind și gândindu-se la ceea ce știi despre fiziologia exercițiilor fizice. Acum, din nou, vreau să subliniez că știm cu toții că grăsimea are mai multe calorii decât zahărul. Și motivul pentru care este, pentru a fi clar, este că este mai redus. Și astfel, energia care este eliberată din arderea grăsimilor, la fel ca energia care este eliberată din arderea zahărului, vine deoarece transferul de electroni din hidrocarbura redusă la oxigen este favorabil. Și așa se eliberează energia. Și astfel grăsimea este mai redusă decât zahărul și, prin urmare, mai mulți electroni de transferat și, prin urmare, se eliberează mai multă energie decât arderea zahărului. Așa că acum, să vedem, într-un sens, cum descompune natura, în loc să ia benzină și doar să aprindă și să elibereze multă energie, cum descompune natura treptat acizii grași într-un mod în care eliberarea de energie poate fi controlată în același mod am descris-o pentru carbohidrați - glicoliză în ciclul TSA, eliberare controlată de energie în trepte care poate fi captată pentru a face lucruri precum producerea de ATP. Cum funcționează același lucru pentru oxidarea acizilor grași? Ei bine, dacă ca organisme stocăm acizi grași în aceste triacilgliceride sau alte lipide neutre, primul pas este să le scoatem din lipidele neutre. Și deci dacă începem cu o triacilgliceridă, primul pas este folosirea unei molecule de lipază. Deci o lipază doar rupe acea legătură esterica. Și astfel, practic, acum aveți glicerol plus cei trei acizi grași. Ne vom petrece cea mai mare parte a timpului azi discutând despre cum descompuneți acizii grași. Cu toate acestea, vreau să menționez, ar trebui să fie clar cum vei metaboliza și glicerolul. Deci glicerol-- putem oxida glicerolul. Deci, acum, dacă oxidăm acel alcool, ce vom obține? Vom obține dihidroxiacetonă. Și apoi dacă fosforilăm unul dintre capetele acestuia cu ATP, acum obținem fosfat de dihidroxiacetonă. Și asta, desigur, poate intra în glicoliză, poate genera piruvat, poate genera acetil-CoA, poate oxida acel acetil-CoA în ciclul TCA, obține energie din partea glicerol a lipidei. Deci, cum rămâne cu oxidarea acizilor grași? Ei bine, primul lucru despre care trebuie să vorbim pentru a oxida acizii grași este, unde se va întâmpla asta în celulă? Și astfel picăturile de lipide plutesc acolo în celulă. Și așa mobilizezi aceste piese cu lipaza. Ei bine, glicerolul stă acum acolo în citosol. Acesta poate forma hidroxi dihidroxiacetonă fosfat și poate fi ars în glicoliză, care se află în citosol. Dar odată ce generăm acel piruvat... amintiți-vă că piruvatul a trebuit să intre în mitocondrii unde l-am transformat în acetil-CoA. Deci acetil-CoA a fost prezent în matricea mitocondrială. Deci, aici, în matricea mitocondriilor, unde are loc ciclul TCA, amintiți-vă, glicoliză în citosol, ciclul TCA în matrice. Și astfel acel piruvat opt trebuia să intre în matrice. Deci l-am putea transforma în acetil-CoA. Și apoi acel acetil-CoA a fost în locul potrivit pentru a fi introdus în ciclul TCA și transformat în CO2. Ei bine, oxidarea acizilor grași are același lucru. Și așadar, dacă acești acizi grași sunt generați aici în citosol atunci când sunt lipaze, îi elimină din picăturile de lipide, se pare că vom arde acetil-CoA pe care îl obținem din descompunerea acizilor grași. Acetil-CoA trebuie să fie în matrice, astfel încât să aibă acces la ciclul TCA. Și așa trebuie să obținem acidul gras din citosol din interiorul mitocondriilor. Acum, o parte din asta... ține minte, grupul nostru CoA pe care l-am desenat data trecută este această moleculă gigantică. Și deci acetil-CoA nu este această mică unitate cu doi carboni. Este această moleculă mare, uriașă. Și astfel, generând acetil-CoA în mitocondrii, evităm necesitatea de a trece acest grup gigant de CoA prin membranele mitocondriale. Dar, desigur, trebuie să aducem și acidul gras în locul potrivit. Și astfel, modul în care acel acid gras este transportat acolo este de fapt printr-un sistem numit naveta carnitinei. Dar există un fel de mod obișnuit de a face asta. Și adică, va trebui să facem două lucruri: să introducem acidul gras în interiorul mitocondriilor și să-l activăm cu acest grup de coenzimă A. Și se dovedește că acidul gras este activat mai întâi în citosol prin adăugarea grupării coenzimei A la acid la sfârșit, foarte asemănător cu acetil-CoA. Și, deci, iată niște acizi grași generici cu lungimea lanțului. Și se dovedește că există o enzimă numită acil-CoA sintetază care va lua ATP și va adenila această grupă de acid pe acidul gras. Și deci acesta este practic un AMP care a fost folosit pentru adenilarea acidului gras în sine. Acum, veți observa, făcând acest lucru, generăm un pirofosfat. Și acel pirofosfat poate fi transformat în doi fosfați anorganici - același truc pe care l-am văzut înainte și care practic poate duce la o reacție care altfel ar fi nefavorabilă. În acest caz, este adăugarea grupului CoA la acest acid gras. Și ceea ce se întâmplă în continuare este că CoA intră și înlocuiește AMP-ul astfel încât să generezi această moleculă de acil-CoA gras, care este practic acetil-CoA, dar cu un număr arbitrar mai lung de hidrocarburi reduse în lanț - deci nu un 2- unitate de carbon, dar un acid gras -- un acid gras cu multe unități de carbon cu orice alte proprietăți se întâmplă să fie asupra acidului gras, unde acum aveți acest acil-CoA gras în loc de acidul gras. Așadar, se dovedește că acest acil-CoA gras este apoi supus unei navete numite navetă de carnitină pentru a o introduce efectiv în mitocondrii. Și ce este carnitina? Deci carnitina este o moleculă mică... arată așa. Deci aici este carnitina. Și se dovedește că această grupare hidroxil, practic, este schimbată cu CoA pe acil-CoA gras. Și deci, dacă aici este niște CoA gras generic, ajungeți cu această moleculă, care se numește acil carnitină grasă. Deci tot ce am făcut a fost să scot CoA și să muți acidul gras pentru a face acest ester aici cu alcoolul de pe carnitină. Și această acil carnitină grasă poate fi acum transportată prin membrana mitocondrială, deci de la citosol la mitocondrie. Aici avem acil carnitina noastră grasă. Și apoi acil-carnitina grasă poate schimba un CoA cu carnitină și poate regenera acil-CoA gras în matricea mitocondrială. Întregul proces este denumit naveta carnitinei și este efectiv o modalitate complexă de a muta acil-CoA gras din citosol în mitocondrii, unde pot fi oxidate. Iată o altă imagine a ei, care poate este desenată într-un mod diferit, deoarece este puțin confuz ca ceva de descris, dar practic generați acest acil-CoA gras în citosol. Și apoi acil-CoA gras este schimbat cu o acil carnitină grasă. Acil carnitina grasă intră în matrice și este utilizată pentru a regenera acil-CoA gras. Enzimele care fac acest lucru se numesc CPT sau carnitina palmitoiltransferaza. Scrieți asta -- carnitina, care se referă în mod evident la palmitat ca acid gras comun, deși CPT va cataliza multe acil carnitină grasă, interconversii acil-CoA grasă. Și astfel, făcând acea interconversie pe partea citosolică și pe partea mitocondrială, puteți folosi carnitina ca mâner pentru a transfera acil-CoA gras dintr-un compartiment în altul. Acum, odată ce acil-CoA gras este în mitocondrii, acum poate fi oxidat în acetil-CoA. Deci, acum, să discutăm seria de pași care se numește oxidarea acizilor grași și prescurtați FAO. Și așa, desigur, începem aici cu acil-CoA-ul nostru gras generic în matricea mitocondriilor cu o anumită lungime a lanțului arbitrar. Și deci primul lucru pe care îl vom face este să oxidăm această legătură carbon-carbon, adică să introducem o legătură dublă aici. Este o reacție de oxidare. Este exact aceeași reacție pe care am văzut-o transformând succinatul în fumerat în ciclul TCA. Reacția respectivă a folosit FAD ca acceptor de electroni. Deci oxidăm acea legătură carbon-carbon, FAD se reduce la FADH2. Aceasta este realizată de o enzimă numită acil-CoA dehidrogenază și generează acel intermediar. Din nou, acum, așa cum am făcut în ciclul TCA, când am transformat fumeratul în malat, am adăugat apă peste această legătură dublă. Faceți exact același lucru aici. Asta generează acest intermediar. Acum putem oxida acest carbon aici, acest alcool... să-l oxidăm la cetonă. Desigur, știi cum să faci asta. L-am văzut acum de un milion de ori. Astfel, se generează acest ion hidrură, care poate fi transferat în NAD+, reducându-l la NADH. Și acum ceea ce se întâmplă în continuare este că CoA practic rupe acea legătură carbon-carbon. Și cu ce rămânem? Ne-a rămas aici eliberarea unui grup acetil-CoA, care poate apoi să coboare și să fie oxidat în continuare în ciclul TCA, precum și acest acil-CoA gras, care este cu doi atomi de carbon mai scurt decât cel cu care am început. Apoi poate merge înapoi, repeta ciclul din nou până când, dacă începi cu un număr par de atomi de carbon, ultimul te lasă cu două molecule de acetil-CoA. Și astfel, la două unități de carbon pe care le parcurgem prin acest ciclu de oxidare a acizilor grași, ceea ce obținem este că obținem un acetil-CoA care iese, obținem un FADH2 și obținem un NADH. Acum, desigur, dacă începem cu un acid gras nesaturat, nu trebuie să introducem o legătură dublă în el, nu obținem FADH2, obținem mai puțină energie produsă din acea moleculă. Și așadar, dacă acest acetil-CoA continuă și intră în ciclul TCA și îl oxidăm complet la CO2, obținem încă trei NADH, obținem un alt FADH2 și obținem un GTP. Este scris acolo ca o amintire. Și astfel, cu o cantitate completă saturată la doi atomi de carbon, obținem practic patru NADH, două FADH2 și un GTP. Și aceasta este o cantitate bună de energie, dacă vreți, eliberată din oxidarea acestui acid gras până la CO2. Vom reveni la acea contabilitate într-o secundă. Dar mai întâi vreau să spun, ce se întâmplă dacă se întâmplă să începi cu un număr impar de carboni. Așa că am menționat că majoritatea acizilor grași biologici au un număr par de atomi de carbon. Dar există lungimi ciudate de carbon ale lanțului de acizi grași. Unele bacterii le produc. Uneori doar se întâmplă. Evident, dacă faci asta, vei ajunge la sfârșit cu această moleculă, care este un acetil-CoA cu 3 atomi de carbon numit propionil-CoA. Și astfel celulele au nevoie de o modalitate de a face față acestui propionil-CoA cu 3 atomi de carbon. Ei bine, felul în care se ocupă de el este că îl carboxilic. Deci, dacă vom adăuga CO2 la o moleculă, cum facem asta? Ei bine, avem nevoie de un co-factor. Amintiți-vă, am făcut acest lucru cu reacția piruvat carboxilază. Aceasta a fost reacția biotinei. Așa că am început cu bicarbonatul. Am fosforilat bicarbonatul. Și apoi acel bicarbonat fosforilat, era biotină în locul activ al enzimei. Asta a eliberat fosfatul. Aveam enzima biotină cu CO2 pe ea. Și așadar, dacă luăm acest propionil-CoA aici, care este desenat în formă ceto, și îl redesenăm sub formă de enol a propionil-CoA, efectuăm o reacție similară pe care am văzut-o înainte. Și acum ajungem cu această moleculă. Deci, efectiv, adăugarea CO2 la acest carbon la al doilea carbon în interior. Și aceasta este această moleculă, care se numește metil-malonil-CoA. Voi redesena metil-malonil-CoA doar pentru a vă arăta cum se descurcă celulele cu asta. Deci, acesta este metil-malonil-CoA. Tocmai l-am redesenat în așa fel încât să fie câteva culori pe diferite molecule. Ceea ce voi face este să iau acest grup și acest grup și să le schimb pozițiile. Și dacă fac asta, voi ajunge cu această moleculă, pe care sper să o recunoașteți ca succinil-CoA din ciclul TCA. Acum, mecanismul pentru cum se întâmplă schimbul, nu am timp să intru. Dar această rearanjare intermoleculară complexă necesită un cofactor. Acest cofactor provine din vitamina B12. Și iată o imagine cu vitamina B12. Poți vedea uitându-te la ea de ce nu vreau să scot asta pentru tine. Este un cofactor care conține cobalt, denumit uneori cobalamină. Dacă sunteți interesat, puteți căuta chimia pentru modul în care vitamina B12 ajută la catalizarea acestei rearanjamente intermoleculare pentru a trece de la metil-malonil-CoA la succinil-CoA. Dar cel mai important lucru este că, dacă aveți un acid gras cu lanț ciudat, utilizați o enzimă care conține biotină pentru a carboxilați propionil-CoA în metil-malonil-CoA și apoi B12 pentru a rearanja acel metil-malonil-CoA în succinil-CoA. Și acum acest lucru poate intra în ciclul TCA și poate fi și el oxidat. Deci acum aveți detalii despre cum puteți începe cu un acid gras și îl puteți oxida la CO2. Acum, cred că este util dacă comparăm rezultatul a ceea ce putem obține de la oxidarea glucozei la CO2 -- oxidarea carbohidraților la CO2 -- cu ceea ce putem obține dacă începem cu un acid gras și îl oxidăm la CO2 și, într-un fel, ilustrăm că există mai multe calorii în grăsimi decât în ​​zahăr. Și astfel, pentru această comparație, vom compara glucoza, care, desigur, are șase atomi de carbon în ea cu un acid gras 6:0, de asemenea, șase atomi de carbon. Și ce obținem dacă luăm această moleculă mai puțin redusă față de mai redusă și o oxidăm complet la CO2? Ei bine, dacă începem cu glucoză-- deci dacă luăm acea glucoză și facem glicoliză-- și luăm acea glucoză și o transformăm în două molecule de piruvat, bineînțeles că obținem din acele două ATP și două NADH-uri. Și apoi dacă luăm acele două molecule de piruvat și le transformăm în două acetil-CoA plus două CO2 -- asta este reacția piruvat dehidrogenazei -- mai obținem două NADH-uri. Și apoi dacă luăm acele două acetil-CoA și le transformăm în patru CO2, acesta este ciclul TSA, ce obținem? Obținem două molecule GTP. Obținem două molecule FADH2 din etapa succinat dehidrogenază . Și obținem de 2 ori 3 egal cu încă 6 NADH-uri. Și astfel, randamentul nostru total este de 4 echivalenți ATP-- amintiți-vă, GTP-urile pot fi interconvertite cu ATP-- două FADH2 și 6, 7, 8, 9, 10 NADH. Ce se întâmplă dacă începem cu acizii grași zero 6:0? Ei bine, pentru a-l metaboliza, mai întâi trebuie să luăm acel acid gras și trebuie să ne facem acil-CoA gras. Asta ne va costa doi ATP. De ce două ATP? Pentru că ține minte când încărcăm acel acetil-CoA gras, care acum este șters, cred că-- da, este-- am convertit un ATP într-un AMP. Și deci sunt doi echivalenți de ATP pentru a încărca acel acid gras într-un acil-CoA gras. Apoi, luăm acel acil-CoA gras și îl transformăm în trei molecule de acetil-CoA prin ciclul de oxidare a acizilor grași. Sunt două călătorii pentru a genera cele trei acetil-CoA. Deci asta ne va oferi două FADH2 și două NADH. Și apoi, odată ce avem cele trei acetil-CoA, le putem transforma în șase CO2 în ciclul TCA. Deci sunt trei GTP-uri, trei FADH2. Și de 3 ori 3 este 9 NADH pentru un randament total de 3 minus 2 este 1 echivalent ATP, 5 FADH și 11 NADH. Acum, am trecut prin acest exercițiu pentru că nu este imediat evident că producția de oxidare a acizilor grași vă oferă mai multă energie din oxidarea completă decât oxidarea carbohidraților echivalenti, cel puțin în ceea ce privește ATP. Obțineți patru ATP direct din oxidarea completă a glucozei, în timp ce obțineți doar un echivalent ATP direct din oxidarea completă a acestui acil-CoA gras cu 6 atomi de carbon. Acum, spun asta pentru că cea mai mare parte a energiei, dacă vreți, care este eliberată din oxidarea grăsimilor și zahărului nu produce de fapt direct ATP. De fapt, este folosit pentru a încărca acest raport NADH și NAD+, sau FADH2/FAD din celulă, ceea ce vom vedea că este, de asemenea, multă energie, deoarece acei electroni pot fi transferați la oxigen și pot fi utilizați pentru a face alte lucrări în jos. drum. Acum, cartea dvs. vă va spune că fiecare dintre aceste NADH-uri sau FADH2-uri valorează de ordinul a unu la trei ATP. Și cred că acest tip de se potrivește intuitiv cu ceea ce ați putea ghici pe baza termodinamicii reacției GAPDH. Deci, dacă vă întoarceți la asta, amintiți-vă că fosforilarea oxidativă pe care am descris-o la GAPDH a generat aproximativ un ATP. Și deci, chiar dacă spunem că un ATP este egal cu un FADH2 sau un NADH, ceea ce, desigur, nu există o relație directă cu asta, poți, chiar și cu asta, să spunem că oxidarea acizilor grași -- dacă adunăm toate acestea. numere, am obține 17, în timp ce dacă adunăm toate aceste numere, obținem 16. Deci, cred că asta înseamnă că există mai multe rezultate din oxidarea acizilor grași decât din oxidarea completă a glucozei . Dar probabil că ai învățat și în liceu sau în altă parte că NADH îți dă mai mult ATP decât FADH2. Este adevărat. Scopul nostru este să înțelegem de ce este așa. Și astfel, acele numere se vor îmbunătăți doar pentru oxidarea acizilor grași în termeni de echivalenți ATP atunci când vom putea descrie cum să facem acele conversii. Cu toate acestea, pentru a aprecia cu adevărat modul în care acești purtători de electroni egalează energie și energie biologică, trebuie să ne întoarcem și să revizuim câteva concepte din bioenergetică și termodinamică pentru a înțelege cu adevărat ce este energia biologică. Și asta ne va ajuta, de asemenea, să înțelegem fosforilarea oxidativă mitocondrială , care este într-adevăr procesul care ne permite să interconversim acești purtători de electroni și capacitatea lor de a transfera electroni în oxigen ca o modalitate de a genera ATP sintetizat favorabil. Așa că sperăm că vă veți aminti din prelegerile noastre anterioare că pentru ca orice reacție, orice cale, orice proces să aibă loc, trebuie să fie favorabil termodinamic - adică, delta G trebuie să fie mai mică de 0. Și amintiți-vă, ATP la ADP a fost util deoarece acea reacție este foarte favorabilă. Și astfel am putea cupla conversia ATP la ADP la reacții altfel nefavorabile. Și asta ne-a permis ca ATP să fie util. Și a fost util deoarece delta G este egal cu delta G nimic prim plus RT ori un log al produselor reacției peste reactanții reacției. Și așadar, dacă ADP este un produs în ATP este un reactant, de fapt, raportul ATP/ADP a fost cel care a furnizat energia, dacă vreți, pentru a conduce reacția. Acesta a fost și, dacă vă amintiți, motivul pentru care am descris că oxidarea carbonului redus, deoarece era favorabilă, a putut fi cuplată cu reacții care mențin acest raport ATP/ADP ridicat, astfel încât acel raport ridicat ar putea apoi susține reacții altfel nefavorabile. Dar acum, sperăm că apreciați că, în realitate, cea mai mare parte a energiei din oxidarea carbonului nu este captată direct ca ATP. Este folosit pentru a încărca aceste alte rapoarte -- NAD/NADH, FADH2/FAD. Iar energia de a face asta urmează exact aceleași reguli ca ATP sau cu adevărat orice altă reacție. Și efectiv, transferul de electroni este favorabil sau nu cel care are loc cu adevărat aici, așa cum am discutat despre ATP la ADP. Și astfel putem cupla alte reacții la acele rapoarte ca o modalitate de a face posibile alte reacții. Acum, în cele din urmă, se dovedește că aceste lucruri, aceste rapoarte redox, sunt mai utile decât ATP, deoarece aceste transferuri de electroni - transferuri favorabile de electroni - nu uitați, energia biologică înseamnă oxidare și reducere - pot fi folosite pentru a conduce ATP. Vom vedea asta când vom descrie cum funcționează cu adevărat OXPHOS în mitocondrii . Dar poate fi folosit și pentru alte lucruri. Vom vedea că îl putem folosi pentru a face căldură. Putem face alte lucrări, cum ar fi mișcarea ionilor etc. Și așa... putem chiar să facem glucoză, nu? gluconeogeneza. Aveam nevoie de o sursă de NADH. Și astfel, în cele din urmă, toată energia biologică, desigur, trebuie să provină de la soare. Și fotosinteza se referă și la captarea energiei solare ca aceste perechi de oxidare și reducere. Și deci, dacă apreciem acest lucru, ceea ce realizăm este că de fapt sunt aceste transferuri de electroni. Amintiți-vă, nu există electroni liberi în biologie. Și, așadar, este într-adevăr cuplarea reacțiilor de oxidare și reducere care sunt favorabile care ajunge să fie modul în care funcționează în mare parte bioenergetica. Acum, îmi place să fiu explicit în acest sens, deoarece uneori oamenii devin confuzi de reacțiile de oxidare și reducere și se concentrează pe încărcare. Și vreau doar să subliniez că reacțiile de oxidare și reducere sunt cu adevărat electroni în mișcare. Și acest lucru este irelevant din punct de vedere al taxei. Așa că adaug un electron la o moleculă neîncărcată, obțin o moleculă încărcată negativ. Adăugați-l la o moleculă încărcată pozitiv, obțineți o moleculă neutră. Adăugați-l la o moleculă mai încărcată pozitiv, acum aveți o moleculă încărcată pozitiv. Este adăugarea acestor electroni. Fiecare dintre acestea sunt reacții de reducere. În această direcție, ar fi reacții de oxidare. Și astfel NAD+ plus 2 electroni merg la NADH, FAD plus 2 electroni merg la FADH2 - toate reducerile în această direcție, toate oxidările în acea direcție. Acum, pentru că nu există electroni liberi, aceste reacții trebuie să aibă loc în perechi. Și deci, dacă luăm în considerare o pereche, iată interconversia lactatului cu piruvat. Deci alcool și lactat la cetonă și piruvat - această direcție este o oxidare. Asta înseamnă că electronii trebuie să meargă undeva... NAD+ la NADH. Aceasta este o reducere. Dacă trecem de la piruvat la lactat, aceasta este o reducere. Putem reoxida NADH înapoi la NAD+. Bineînțeles, vă veți aminti din fermentația glicolică, această conversie interioară este catalizată de LDH. Și efectiv, dacă vei folosi lactat pentru energie, așa că oxidăm lactatul, generăm NADH. Dacă îl vom folosi pentru fermentație, producem lactat, reoxidăm NADH-ul înapoi la NAD+. De unde știe LDH în ce direcție să meargă? Cum știe orice reacție, orice cale în ce direcție să meargă? Delta G. Delta G-- ei bine, este delta G nimic prim plus RT ori logaritmul, în acest caz, raportul de lactat piruvat înmulțit cu raportul NADH/NAD+. Și astfel, cât de oxidat sau redus este NAD+ la NADH va determina cât de oxidat și redus este raportul de lactat de piruvat. Cu alte cuvinte, acest lucru trebuie să fie valabil pentru absolut orice pereche redox. Și, în general, rețineți că oxidarea carbonului este favorabilă. Și asta pentru că oxidarea carbonului pentru a da acei electroni ceva în aval, în cele din urmă oxigen, este favorabilă. Acesta este cu adevărat ceea ce conduce fiecare dintre aceste căi. Acum, cât de favorabil este, desigur, poate fi cuantificat? Și dacă vrem să știm acest lucru pentru această pereche redox sau orice pereche redox, desigur, aceasta este legată de o constantă de echilibru. Și am discutat deja că acest termen delta G nu este un prim care să fie relevant pentru constanta de echilibru. Dar tot, pentru că delta G determină ce se întâmplă, este totuși acea constantă de echilibru plus rapoartele reactanților și produșilor care vor determina cu adevărat dacă reacția are loc. Cu toate acestea, se dovedește că este util să ne gândim: atunci când electronii pot fi donați sau acceptați în multe reacții diferite, este util să găsim un termen care să ne ajute să știm care este tendința unei perechi individuale de a accepta sau dona. un electron în ambele direcții. Și avem un termen pentru asta. Este notat cu E nimic prim, care este potențialul de reducere standard care descrie practic pentru o pereche de molecule - NADH+, NADH, piruvat și lactat - într-o reacție de oxidare sau de reducere, cât de probabil este să renunțe la electroni într-o singură. direcție sau cealaltă. Și deci unitatea acestui lucru este volți. Și potențialul de reducere standard poate fi calculat după cum urmează. Și, desigur, este legat de constanta de echilibru a unei reacții. Și astfel, reacția excesivă a constantei de echilibru, delta G fără primă -- legată de constanta de echilibru -- este această formulă. N este numărul de electroni transferați, F este constanta Faraday și delta E nimic prim este modificarea potențialului de reducere standard de la donarea de electroni de la o pereche la următoarea pereche. Deci, dacă folosim exemplul nostru de lactat- piruvat, avem lactat care se transformă în piruvat plus 2 electroni. Deci, acesta este donorul de electroni. Se oxidează. Și apoi aveți NAD+ plus electronii care merg la NADH. Se reduce -- doi electroni, desigur -- se reduce. Și astfel acesta are un potențial de reducere standard. Această jumătate de reacție are un potențial de reducere standard. Și astfel diferența dintre aceste potențiale de reducere standard - adică cine primește electronii, delta E nimic amorsat 2 minus delta E nimic prim 1 ne oferă această schimbare a potențialului de reducere standard, pe care o pot conecta în această formulă, care este legată la constanta de echilibru și îmi spune ce direcție de transfer de electroni va fi favorizată, cel puțin la echilibru. Și deci, dacă acest număr este legat de echilibru, există un negativ aici. Și deci, dacă acest termen este pozitiv, delta G niciun prim nu va fi negativ. Și asta înseamnă că transferul de electroni va fi favorizat la echilibru. Dacă acest număr este negativ, înseamnă că transferul invers de electroni va fi favorizat la echilibru. Prin urmare, este de înțeles că transferul de electroni de la potențialele de reducere standard mai mici la potențialele de reducere standard mai mari va fi favorizat. Sper că are sens -- atât de mic la mai mare. Acum, asta ar putea fi mai negativ la mai puțin negativ, negativ la pozitiv, pozitiv la mai pozitiv. Atâta timp cât acea deltă este pozitivă, transferul de electroni va fi favorizat. Acum, desigur, raporturile încă contează. Dar acest potențial de reducere standard este util, deoarece ne poate ajuta să știm în ce direcție dorește să aibă loc transferul între orice perechi redox aflate la echilibru. Și recunoscând acest lucru, trebuie să știți că transferul de electroni de oxidare a carbonului, în general, va fi favorizat pentru NAD pentru a produce NADH. Și, în general, transferul de electroni NADH va fi favorizat oxigenului. Și cuplează acele transferuri de electroni favorabile care, în cele din urmă, permite sistemului să folosească reacții de oxidare și reducere pentru a conduce aceste diferite căi. Și eliberarea de energie din aceste reacții de transfer de electroni poate fi folosită pentru a produce ATP și pentru a face alte lucrări, despre care vom vorbi în detaliu în următoarea prelegere.