The Yield of ATP in Glycolysis and

The Yield of ATP in Glycolysis and Aerobic Respiration
The maximum ATP yield in eucaryotes from glycolysis, the
TCA cycle, and electron transport can be readily calculated.
The conversion of glucose to two pyruvate molecules during
glycolysis gives a net gain of two ATPs and two NADHs. Because
each NADH can yield a maximum of three ATPs during
electron transport and oxidative phosphorylation (a P/O ratio of
3), the total aerobic yield from the glycolytic pathway is eight
ATP molecules (table 9.2). Under anaerobic conditions, when
the NADH is not oxidized by the electron transport chain, only
two ATPs will be generated during the degradation of glucose
to pyruvate.
When O2 is present and the electron transport chain is operating,
pyruvate is next oxidized to acetyl-CoA, the substrate
for the TCA cycle. This reaction yields 2 NADHs because 2
pyruvates arise from a glucose; therefore 6 more ATPs are
formed. Oxidation of each acetyl-CoA in the TCA cycle will
yield 1 GTP (or ATP), 3 NADHs, and a single FADH2 for a total
of 2 GTPs (ATPs), 6 NADHs, and 2 FADH2s from two
acetyl-CoA molecules. As table 9.2 shows, this amounts to 24
ATPs when NADH and FADH2 from the cycle are oxidized in
the electron transport chain. Thus the aerobic oxidation of glucose
to 6 CO2 molecules supplies a maximum of 38 ATPs. The
calculations just summarized and presented in table 9.2 are theoretical
and based on P/O ratios (the number of ATPs formed
per oxygen atom reduced by 2 electrons in electron transport) of
3.0 for NADH oxidation and 2.0 for FADH2. In fact, the P/O ratios
are more likely about 2.5 for NADH and 1.5 for FADH2.
Thus the total ATP aerobic yield from glucose may be closer to
30 ATPs rather than 38.
Because bacterial electron transport systems often have
lower P/O ratios than the eucaryotic system being discussed,
bacterial aerobic ATP yields can be less. For example, E. coli
with its truncated electron transport chains has a P/O ratio
around 1.3 when using the cytochrome bo path at high oxygen
levels and only a ratio of about 0.67 when employing the cytochrome
bd branch (figure 9.15) at low oxygen concentrations.
In this case ATP production varies with environmental conditions.
Perhaps because E. coli normally grows in habitats such as
the intestinal tract that are very rich in nutrients, it does not have
to be particularly efficient in ATP synthesis. Presumably the
transport chain functions when E. coli is in an aerobic freshwater
environment between hosts.
Clearly, aerobic respiration is much more effective than
anaerobic processes not involving electron transport and oxidative
phosphorylation. Many microorganisms, when moved from
anaerobic to aerobic conditions, will drastically reduce their rate
of sugar catabolism and switch to aerobic respiration, a regulatory
phenomenon known as the Pasteur effect. This is of obvious
advantage to the microorganism as less sugar must be degraded
to obtain the same amount of ATP when the more efficient aerobic
process can be employed.

Kết quả (Việt) 1:

Sản lượng ATP trong Glycolysis và hiếu khí hô hấpSản lượng tối đa của ATP trong eucaryotes từ glycolysis, cácTCA chu kỳ, và giao thông vận tải điện tử có thể dễ dàng tính.Chuyển đổi glucose để hai pyruvat phân tử trongglycolysis cho một tăng ròng ATPs hai và hai NADHs. Bởi vìmỗi NADH có thể mang tối đa là ba ATPs tronggiao thông vận tải điện tử và oxidative phosphorylation (một P/O tỷ lệ3), tổng sản lượng hiếu khí từ những con đường glycolytic là támPhân tử ATP (bảng 9.2). Trong điều kiện kị khí, khiNADH không bị ôxi hóa bởi chuỗi vận tải điện tử, chỉhai ATPs sẽ được tạo ra trong quá trình suy thoái của glucoseđể pyruvat.Khi O2 là hiện tại và chuỗi vận tải điện tử đang hoạt động,Pyruvat sau bị ôxi hóa đến acetyl-CoA, bề mặtcho chu kỳ TCA. Phản ứng này sản lượng 2 NADHs vì 2pyruvates phát sinh từ glucose; do đó 6 ATPs thêmđược thành lập. Quá trình oxy hóa của mỗi acetyl-CoA trong chu kỳ TCA sẽsản lượng 1 GTP (hoặc ATP), 3 NADHs, và một FADH2 duy nhất cho một tổng sốsố 2 GTPs (ATPs), 6 NADHs, và 2 FADH2s 2Các phân tử acetyl-CoA. Theo bảng 9.2 cho thấy, số tiền này đến 24ATPs khi NADH và FADH2 từ chu trình bị ôxi hóa tronggiao thông vận tải điện tử chuỗi. Như vậy quá trình hiếu khí oxy hóa glucosevới 6 phân tử co 2 cung cấp tối đa 38 ATPs. Cáctính toán chỉ cần tóm tắt và trình bày trong bảng 9.2 là lý thuyếtvà dựa trên tỷ lệ P/O (số ATPs hình thànhmỗi nguyên tử ôxy giảm 2 electron trong giao thông vận tải điện tử) của3.0 cho trạng thái ôxi hóa NADH và 2.0 cho FADH2. Trong thực tế, tỷ lệ P/Ocó nhiều khả năng về 2,5 cho NADH và 1.5 cho FADH2.Do đó năng suất aerobic ATP tổng từ glucose có thể gần gũi hơn với30 ATPs hơn 38.Bởi vì hệ thống vận chuyển điện tử do vi khuẩn thường cótỷ lệ P/O thấp hơn so với hệ thống eucaryotic đang được thảo luận,vi khuẩn hiếu khí sản lượng ATP có thể ít hơn. Ví dụ, E. colivới dây chuyền vận chuyển điện tử cắt ngắn của nó có một tỷ lệ P/Okhoảng 1,3 khi sử dụng cytochrome bo con đường tại cao oxycấp độ và chỉ một tỷ lệ về 0,67 khi sử dụng cytochromechi nhánh BD (hình 9.15) ở nồng độ oxy thấp.Trong trường hợp này sản xuất ATP thay đổi theo điều kiện môi trường.Có lẽ vì E. coli thường phát triển trong môi trường sống chẳng hạn nhưđường ruột rất giàu chất dinh dưỡng, không cóđể đặc biệt hiệu quả trong việc tổng hợp ATP. Có lẽ cácvận chuyển chuỗi hàm khi E. coli là một hiếu khí nước ngọtmôi trường giữa các máy chủ.Rõ ràng, sự hô hấp hiếu khí là hiệu quả hơnkỵ khí quy trình không liên quan đến giao thông vận tải điện tử và oxy hóaphosphorylation. Nhiều vi sinh vật, khi chuyển từkỵ khí để hiếu khí điều kiện, sẽ giảm đáng kể tỷ lệ của họđường catabolism và chuyển đổi để hô hấp hiếu khí, một quy địnhhiện tượng được gọi là hiệu ứng Pasteur. Điều này là rõ rànglợi thế để các vi sinh vật như đường ít hơn phải được suy thoáiđể có được cùng một lượng ATP khi hiệu quả hơn aerobicquá trình có thể được sử dụng.

Kết quả (Việt) 2:

Các Sản lượng ATP trong Glycolysis và Aerobic hô hấp
Sản lượng ATP tối đa trong eucaryotes từ glycolysis, các
chu trình TCA, và vận chuyển điện tử có thể dễ dàng tính toán.
Việc chuyển đổi glucose thành hai phân tử pyruvate trong
glycolysis cho một lợi ích ròng của hai ATPs và hai NADHs . Bởi vì
mỗi NADH có thể mang tối đa là ba ATPs trong
vận chuyển electron và phosphoryl hóa oxy hóa (tỷ lệ P / O
3), tổng sản lượng hiếu khí từ đường glycolytic là tám
phân tử ATP (bảng 9.2). Trong điều kiện yếm khí, khi
NADH không bị oxy hóa bởi các chuỗi vận chuyển điện tử, chỉ có
hai ATPs sẽ được tạo ra trong quá trình phân hủy glucose
thành pyruvate.
Khi O2 có mặt và chuỗi vận chuyển điện tử đang hoạt động,
pyruvate là tiếp theo bị ôxi hóa thành acetyl-CoA , các chất nền
cho các chu trình TCA. Phản ứng này cho ra 2 NADHs vì 2
pyruvates phát sinh từ một đường; do đó nhiều hơn 6 ATPs được
hình thành. Quá trình oxy hóa của mỗi acetyl-CoA trong chu trình TCA sẽ
mang lại 1 GTP (hoặc ATP), 3 NADHs và FADH2 duy nhất cho một tổng
của 2 GTPs (ATPs), 6 NADHs, và 2 FADH2s từ hai
phân tử acetyl-CoA. Như bảng 9.2 cho thấy, số tiền này đến 24
ATPs khi NADH và FADH2 khỏi vòng bị oxy hóa trong
chuỗi vận chuyển electron. Do đó, quá trình oxy hóa hiếu khí của glucose
đến 6 phân tử CO2 cung cấp tối đa là 38 ATPs. Các
tính toán chỉ tóm tắt và trình bày trong bảng 9.2 là lý thuyết
và dựa trên tỷ lệ P / O (số ATPs hình thành
mỗi nguyên tử oxy giảm 2 electron trong vận chuyển điện tử) của
3.0 cho quá trình oxy hóa NADH và FADH2 2.0. Trong thực tế, tỷ lệ P / O
có nhiều khả năng khoảng 2,5 cho NADH và 1,5 cho FADH2.
Như vậy tổng sản lượng ATP hiếu khí từ glucose có thể được gần gũi hơn với
30 ATPs hơn là 38.
Do các hệ thống vận chuyển điện tử của vi khuẩn thường có
tỷ lệ P / O thấp hơn so với hệ thống eucaryotic được thảo luận,
sản lượng ATP hiếu khí vi khuẩn có thể ít hơn. Ví dụ, E. coli
với chuỗi vận chuyển điện tử cắt ngắn nó có P / O tỷ lệ
khoảng 1,3 khi sử dụng con đường cytochrome bo tại oxy cao
cấp và chỉ có một tỉ lệ khoảng 0,67 khi sử dụng các cytochrome
nhánh bd (hình 9.15) tại oxy thấp nồng độ.
trong sản xuất trường hợp ATP này thay đổi theo điều kiện môi trường.
có lẽ vì E. coli thường phát triển trong môi trường sống như
đường ruột mà rất giàu chất dinh dưỡng, nó không phải
là đặc biệt hiệu quả trong việc tổng hợp ATP. Có lẽ các
chức năng của chuỗi vận chuyển khi E. coli là một nước ngọt hiếu khí
môi trường giữa các host.
Rõ ràng, hô hấp hiếu khí là hiệu quả hơn nhiều so với
quá trình kỵ khí không liên quan đến vận chuyển điện tử và oxy hóa
phosphoryl hóa. Nhiều vi sinh vật, khi di chuyển từ
kỵ khí với điều kiện hiếu khí, mạnh sẽ làm giảm tốc độ của họ
trong quá trình dị hóa đường và chuyển sang hô hấp hiếu khí, một quy định
hiện tượng gọi là hiệu ứng Pasteur. Đây là rõ ràng
lợi thế để các vi sinh vật như ít đường sẽ bị chuyển hóa
để có được cùng một lượng ATP khi hiếu khí hiệu quả hơn
quá trình có thể được sử dụng.