Metabolism

GEN-BIO

(METABOLISM)

RMUTL | Chollada Kulwat

Metabolism

General Biology

(Metabolism) ภŕ¸

ภ! ภ" #$ " ภ" %ภภภŕ¸

& % & ภ' '( )* ภ+ ) ภ" & * ' ,% & '( ภ" & * ' , ! ภ" ภ" '( ภ)( $ " ' , )* ŕ¸

" + "-

&ภ* ", & ' , ! ภ" + )* ŕ¸

% * '( ' , & )* ภ# +

"ภ% * '( (metabolism) " % "- ภ") 9 + : ) ภ" "- % * '( (Metabolism) "9( )* ภ" % + ภ)( $ " ภ") < " = " ' , (enzyme) (catalyst) ภ" & % & # ภ)( ภ+ & , &ภ*) ' , ŕ¸

% &ŕ¸

B *< )* ภ& ภ" % <+

) % &

)* ภ% * '( &ภ* " ภ" % <+

) + ŕ¸

% &ภ" C& ภภ! ภ" ภ' % & ภภ+ " " D " ภ" % + ) ) ) ภ+ " " Eภภ" ภ- ) + ภภE* ภFG& # % &ภ% * '( %* ภ2 )* ภB # + 1.

(Catabolism) )* ภ" % + " < ภ: B % &' *' ภ" < ภ: " " ) Eภ% & ภ" ภ' , & ภE* " ภ"

< "ภ" & * ' , (cellular respiration)

*ŕ¸

) 2.

(Anabolism) )* ภ" % + + & ,

&ภ*< ภ: B ŕ¸

< ภ: Eภ+, &ภ*) ' , < " ภ)* ŕ¸

(catabolism) " ภภ& < ภ"<

' , (enzyme) L ,< (hormone) %D $ Catabolism

2

Metabolism

General Biology

Anabolism

4.1

$ % & ' ภภ! ภ" + # ' ,) ภ( "ภภ& : (activated energy) " C& < ภ: ) ภ& : & < ภ: ภ+ ภ)( ภภภ)( C& < ภ: % :

& ) - &"& 9 "

"ภTransition state % & ภ! ภ" + )( '( ŕ¸

ภ! ภ" + :G $- ภ& ภ)( ภ% &< " ภ& ภ" + - ภภ& 9 ภ% ภภ! ภ" + ' ,) " + 9 # :G $- ภ" " 37O' ภ$ " ภ" ' , ! ภ" +

"ภ+& & , (catalyst) ) ! ภ" ภ)( "% &

E < " = " ภ& : - ภ$ " ภ% & " ! ภ" + ภ)( ") 9-ภ" ภ" # % & & " ' , < ภภE* + " ภภ)( % & ' , 9 #

()* +, 4-1 ภ( / 01%2 3%% 4 *5 ภ( 6 + +, + 7& 8 + & '98:6 (8%*5 ภ( 6 & ' (8%*5 ภ( 6 ;16ภ( 1 2 3%% ภ(7<= (activated energy) 7& 8 +D <8 ภ( * +,6 * %$ %2 3%% +,E7 ภ1$ F E ภ*5 ภ( 6 3 F

4.1.1 & ' (Enzyme) 3

Metabolism

General Biology

' , + +& & , (catalyst)

&ภ*<

! ภ" + ) % & ! ภ" : ) " %

' ,* 9 ภ) &ภ* # ภภ<

&ภ* ภ%ภ<+%Uภ, (Cofactor) % & <+ ' , (Coenzyme) <+%Uภ, (Cofactor)

", %ภ) < & Eภ(Fe3+) % ภ(Mn2+) ภ& (Zn2+) % &%+ ' " (Ca2+) ) < & ภ& ภ* ' , ŕ¸

" ) ' , " % 9 ! ภ" ภ*

(substrate) ภภ<+%Uภ, " +

& ' ,ภ*

&ภ* enzyme-substrate complex ภ)( <+ ' , (coenzyme)

", " ภ) ' , < "ŕ¸

* & 9-ภ( ภŕ¸

& ภŕ¸

! ภ" <+ ' , B " NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide) % & FAD (Flavin Adenine Dinucleotide) : C,) B3 (Niacin) % & B2 (Riboflavin) * <+ ' , * * + B ŕ¸

* & ) L< % &9 "

! ภ" + ภ)( ภ"

< "ภ" & * ' , B ภ"ภ' ,< "ภ(-ase)

! ภ" ' ," "<

"ภ< (Protease) ' ," " ) "ภ(Lipase)

"ภ' ,< "ŕ¸

"ภ% " ! ภ" ' , ภ& : % & " " (-ase) ' , ! ภ" ภ' ', < "ภ( L< ภภ% ภภ(Lactic Acid) % & " ภ% ภภŕ¸

- ภ(Pyruvic acid) "ภLactic Acid Dehydrogenase (Dehydrogen = ( L< ) % ' ,* + * ":+% ภภe & ) ภ* ภภE ' (pepsin) ' (trypsin) 4.1.2 ภ( I % $ % & ' ' , + *+: ! ภ" + ) < " ภ& : (catalyst)

E ) ! ภ" 9( : : < " ' , ภ" % ภ)( % & 9 ภ:ภ&ภภภ& : % &+ ' , " Eภ" ภE 9 " & C $ ) + ภE+ ' , " ! ภ" + 9 " : : ) ! ภ" 9 ภภ)( % & 9 " % ภ)( ! ภ"

4

Metabolism

General Biology

+ Products ()* +, 4-2 01%ภ( I % $ % & ' a) & ' $ E3 ภ3 substrate 68 % M2 7 E 7E% *(+6 &1 N ภ3

8ภO = E 7 )ภภ=O E (Lock and Key) b) ภ1 *S 0 (*(7ภ+, (+6ภ:8 Enzyme-substrate complex c) & ' (8%*5 ภ( 6 7&1 D <D (Product) & ' =1 ภ70 (V $ &*E3 ภ3

substrate <3:4 8&1 +ŕ¸

ภภภ) ' , ' , & ! ภ" + '( ) ' , ภ* % & ! ภ" & ภ)( ) ' , "ภ(active site) < ภ: & ภ! ภ" +

&9-ภภ& : " ' , "ŕ¸

' * (substrate) '( & & * " ภ* ) ' , + e & & ภ% ภ:B% ภ* -ภภ:B% ' , & ภ*' *

ŕ¸

&ภ* +

"ภEnzyme-substrate complex D < ภ: ) ' *

+ ภ)( ŕ¸

" % & ภ! ภ" "

E % & ! ภ" : ' * &9-ภ" ภ(Product) % & ' , & : ภภ< ภ: % & ) *ภ* ภ& : ภ! ภ" ' % ' ภ- 4-2 4.1.3 *XEE36 +, +D <8 ภ( I % $ % & ' 4.1.3.1. =Y Z) ' , & )( :G $- )( &+ < ภ: ŕ¸

+ ภ)( < ภภ% & ภ! ภ" ภ)( % $ ภ:G $- )

ภ" &9-ภภF + "- % :G $- $ " ภ" & - )( ภ)

ภภภภภ" :G $- - )( ภD ŕ¸

! ภ" + ภ)( " ภ" ) % 9 :G $- - ภ+ :G $- ภ40o' &

& C $ ภ) ' , "# ภ& 9( 60o' ภ&

5

Metabolism

General Biology

& ภภ< 9-ภ+ <+

ภ(globular protein) " -

9-ภ" " $ C

(denature) D ' , 9

) 9 :G $- ภ9( : " ภ%)E ภ' , &9-ภ" *"

& C $ ภ(inactivated) + % 9-ภ" ' , & 9ภ*+ - $ + & C $ ภ* "- $ % :G $- ภ4.1.3.2 2+ 9 (pH) ' , 9 D pH %+* pH & ' ,

9 " & C $ - : % pH ภ" % ภ& & D & C $ ) ' , &ภ" pH D & :) ภ& <

- ) < " % < " e & ) ' , pH & ' , & $ &"& ( % & ' ,ภ*+ ) - $ & & ภE 9 % ภpH ŕ¸

* %ภภ# ' , $ < "9 ' , ภpH & G 7 ภ% ' ,* pH ภ- ภ" ' , E ' '( " " < ภ& & :F", $ & ภ+ pH & G 1.0-2.5 4.1.3.3 : $ $ $ % & ' ' * ภpH % & :G $- + ! ภ" + ภ)( & ภ*+ ) ) ) ' , + + ) ) ) ' , )( &

E ) ! ภ" )( " 4.1.3.4 : $ $ $ % 3 0 <( + ) ) ) ' ,+ ! ภ" + & ภ)( ' *

)( % )( 9( : # ( ภE & D + E ) ! ภ" ภ' , "- *ภ* ' * % ( ภ&"& ( ! ภ" + : % & ' , : ภ) *ภ*' * % & ภ! ภ" ŕ¸

6

Metabolism

()* +, 4-3 01%*XEE36 +, +D <8 ภ( I % $ % & '

7

General Biology

Metabolism

General Biology

4.2 *5 ภ( 6 ภ193 7 (+13ภ93 (Oxidation and Reduction) )* ภ% * '( )* ภภ9 " + ภ9 " Eŕ¸

ภ9 " L< ภ)( ! ภ" ! ภ" ภ-B ") Eŕ¸

) < ภ: ( ภ< ภ: (

< ภ: ( * Eภภ< ภ:

"ภ! ภ" %** ! ภ" ภ' % & ภ(Oxidation and Reduction Reaction)

! ภ" ภ', (Redox Reaction) ! ภ" ภ' ! ภ" < ภ: ( ภ-B " Eŕ¸

-B " Eภ&9-ภ"ภ9-ภภ' ', (oxidized) ! ภ" ภ! ภ" < ภ: ( * Eŕ¸

* Eภ&9-ภ"ภ9-ภ', (reduced) ! ภ" ภ' * ภ" & * ' , B Eภภ&9-ภ( ภL< (H+ = < ) '( ภE+ L< 1 & ! ภ" "ภL< (Dehydrogenation) ! ภ" ( L< ภภ< ภ: < " L< & 9-ภ( ภภ< ภ: ) & 2 & ( L< 1 < ภ: : H2 ) * L< + <+ ' , 2 %ภNAD+ % & FAD -B " L< ภภ< ภ: ( "ภ9-ภภ' ',

* Eภ+ NAD+ % & FAD ( "ภ9-ภ', '(

* L< % &ภ" NADH % & FADH2 4.2.1 <3: I &^;1( E 7 _ภ<( (Hydrogen and Electron Carriers) 4.2.1.1 Nicotinamide Adenine Dinucleotide (N NAD+ NAD+ * Eภ+ B) ภ&* ภภ'

NAD+ : C, (derivative) ) B3 (Niacin) ) NAD+ '( ภ' ',+ <+ , (nicotinamide ring) NAD+ 9 *ภ* Eภ(e-) 2 % *ภ*< (H+) " 1 ภ" - ',+ NADH < " L< & ( & ภ% ภ% ภ& ( " + - % & ภ& "- ภ* NAD+ ŕ¸

NAD+ + H + [H+ + e-]

NADH + H+

& L< % ŕ¸

8

Metabolism

General Biology

4.2.1.2 Flavin Adenine Dinucleotide (N FAD FAD : C, (derivatives) ) B2 (Riboflavin) 9 * L< 2 & % & 9 *ภ* Eภ% &< 2 ! ภ" FAD + H2

FADH2

4.3 Adenosine Triphosphate (N ATP ATP +

&ภ* C& - * ภภภ'

ภL< + ,* '( ภE* & "- C& + "- < ภ: ) ATP

()* +, 4-4 01%; ภ= ATP 4 03% ภ<23 e7 â&#x2C6;ź (7 :8 % )8/ 0 /< â&#x2C6;ź *S 03O 3ภfY' +, 01%:8 *S 23 e7 +, +2 3%% 0)%

9

Metabolism

General Biology

< ภ: ) ATP &ภ* " 1)

&ภ* < (nitrogenous base) "ภ& (Adenine) 2) + ,* 5 & + <* (ribose) 3) - U U (phosphate group) &ภ* "U U 1 & ภ* ภ' 4 & < ภ: ) ATP & &ภ* " - U U 3 - ATP C& - ภC& & - U U 2 - - '( & B ภFG, % - + â&#x2C6;ź % & ATP 9-ภ" < " C L< ' (hydrolysis) & ! ภ" ATP + H2O

ADP + Pi + 7.3 ภ< %+ /< (Adenosine Diphosphate) (phosphate group)

ADP + H2O

AMP + Pi + 6.5 ภ< %+ /< (Adenosine Monophosphate) (phosphate group)

ภ*ภATP 9 ภภŕ¸

) ADP ภ* - U U (Pi) ! ภ" ภ7.3 ภ< %+ /< ภ+ & , ATP ภ< ภ: ) ADP

"ภU <U (phosphorylation)

* ภภ' ',

% & ภE* &

- ) ATP < ")* ภU U % ภ+ & , ATP ภภภ' ( "ภภ" ( )* ภภ' U U U (Oxidative Phosphorylation) % & ภ" ภ& ภ" ATP ภ" ADP , Pi % & 7.3 ภ< %+ /<

4.4

(Catabolism) )* ภ%+% * '( ภ" %

< ภ: B < ภ: Eภ< " ! ภ" + # '( %* 3 ) + $3F +, 1 (stage I) ภ"

< ภ: B Eภ< " + ,<* L ) % &< ภ" < ภ: ) "<+

(building block) )

# + ,<* L ภ" < ภ: " (monosaccharide) ภ-<+

10

Metabolism

General Biology

(glucose) ) &9-ภ" " ภ" ภ' (glycerol) % &ภ) (fatty acid) % & < &9-ภ" " ภ" ภ& < (amino acid)

()* +, 4-5 : V+

(Catabolism Pathway)

$3F +, 2 (stage II) < ภ: ภภ" " ) 1 9-ภ- '( ) ' , % &9-ภ" < ภ: ) Eภภ< ")* ภภ<+ ' (Glycolysis) '( ภ'< '( ) ' , ภD D ภ)* ภภ<+ ' ) % &ŕ¸

) + ŕ¸

- + (Pyruvic acid) &9-ภ"

&ภ* "ภ& ' <+ ' ,

11

Metabolism

General Biology

(Acetyl Coenzyme A) " ) - )* ภ) ภ& < # 20 & Acetyl Co A, Oxaloacetic acid, ι- Ketoglutaric acid, Succinic acid % & Fumaric acid ภ& < & " )( "- ภ* ภFG&<+

) ภ& < # $3F +, 3 (stage III) ) ' , & * % & ภE* ' , < " Acetyl Coenzyme A & ) - ภ' ภ(Citric acid cycle)

+ * , (Krebs cycle)

+ ,* ภ' ภ% ' (Tricarboxylic acid cycle : TCA cycle) % &9-ภ( & ) + ,* ภ(decarboxylation) % &9-ภภ' ',< " NAD+ % & FAD * Eภ% & Eภ) - -ภ<' ภ9 " Eภ(Electron Transport Chain) ŕ¸

9 " Eภ) # & 9-ภ" ภ& " % & &9-ภภE* & < ภ: ATP < ")* ภOxidative Phosphorylation ) 3 ภ< + " (mitochondria) % - 4-6

()* +, 4-6 01%$3 F < ;160(=*$ %ภ(0 6 ( 2N , 4 &1 2 3%%

12

Metabolism

General Biology

4.4.1 $ : ภ(&ภ; & 0 (Glycolysis) )* ŕ¸

&ภ* " ! ภ" + ") D < ภ: ) ภ-<+ (Glucose : C6) % ภŕ¸

- + (Pyruvic acid : C3) 2 < ภ: ภ<+ ' ภ' < '( ) ' ,% & ภภ' )* ภ%* 2 + % ภภ" Glucose Fructose-1,6-Diphosphate % & Fructose-1,6-Diphosphate % ภ+ ,* 3 & 2 < ภ: ภ& ภ" % ") D D : "+ Pyruvic acid (C3) )* ภภ2 ATP % & * 4 ATP & : C 2 ATP ( - 4-7)

()* +, 4-7 01%$3 F < <8 %m4 $ : ภ(&ภ; & 0 (Glycolysis) ;160(=*

13

Metabolism

General Biology

) #) Glycolysis ) 1 Glucose &9-ภภ' ',< " ภ) ภ& : (activated energy) ภภ" ) ATP ADP, Pi % & '( &9-ภ9 " "- C& - (â&#x2C6;ź) & - U U : ภ% & ) *ภ* Glucose Glucose-6-Phosphate ( - U U ภ& "- + ,* % 6 ) Glucose

) 2 < ภ: ŕ¸

" + " ภGlucose <+

- ภ" Fructose <+

- " Glucose % & Fructose & ภ+ - < ภ: C6H12O6 % ŕ¸

" ) & % ภภD ) + Fructose6-Phosphate

) 3 ! ภ" + "+ ( ภ*) % ภ% & - U U ภ- ( ) ภ&ภ* Fructose + ,* % 1 " C& - D + Fructose-1,6-Diphosphate & ภ9( ) ภ% 2 ATP % " ŕ¸

+ ADP + H+

14

Metabolism

General Biology

) 4 Fructose &% ภŕ¸

&ภ* "+ ,* 3 & 2 < ภ: + Glyceraldehyde-3-Phosphate % & Dihydroxyacetone Phosphate

9 " ภ* ภ* % ภGlyceraldehyde-3-Phosphate &9-ภ! ภ" ( 9 Dihydroxyacetone Phosphate " Glyceraldehyde-3-Phosphate ) ( 9 Glyceraldehyde-3-Phosphate 2 < ภ:

) 5 Glyceraldehyde-3-Phosphate 1 < ภ: &9-ภภ' ',< " NAD+ NADH % & * ภ)( '( ภ* - U U ภ* Glyceraldehyde-3-Phosphate % 1 " C& - D D + 1,3-Diphosphoglycerate

15

Metabolism

General Biology

) 6 - U U C& - ( ภ) 5) &9-ภ" ภภ< ภ: ) 1,3-Diphosphoglycerate % & ภ* ADP ATP % & 3-Phosphoglycerate

) 7 3-Phosphoglycerate ŕ¸

" < " - U U ภ+ " " ภ% 3 "- % 2 D + 2-Phosphoglycerate

) 8 < ภ: ) &9-ภ( ภC&U U -

16

< ภ: ŕ¸

" D ŕ¸

Metabolism

General Biology

) 9 C&U U - &9-ภ" ภภ* ADP % & ATP D : " + Pyruvate ( Pyruvic acid) ŕ¸

9 " ภ*

% ) 5 Glyceraldehyde-3-Phosphate 1 < ภ: ภ" % Pyruvate 1 < ภ: % Glucose 1 < ภ: % ภGlyceraldehyde-3-Phosphate 2 < ภ: % ) 5 ( +-G "

: ! ภ" ) Glycolysis + Glucose + 2Pi + 2ADP + 2NAD+ 2Pyruvic Acid + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O 0(=*EI : ATP +,V)ภ49 7&1 (3 E ภ$ : ภ( Glycolysis *5 ภ( 6 1) Glucose -----------> Glucose-6-Phosphate 2) Fructose-6-Phosphate -----------> Fructose-1,6-Diphosphate 3) 1,3-Diphosphoglycerate -----------> 3-Phosphoglycerate 4) Phosphoenolpyruvate -----------> Pyruvate

EI : ATP/ภ); 0 1 ; ภ=

-1 -1 2 x (+1) 2 x (+1) 2

: )* ภGlycolysis Glucose 1 < ภ: & " 2ATP, 2NADH % & Pyruvate 2 < ภ: < ภ: ) Pyruvate " + & "- ( ภ" Pyruvate " ภภภ" Pyruvate %* 2 & $ + )* ŕ¸

ภ' (Anaerobic Pathways Fermentation) % &)* ภภ' (Aearobic Pathway) - 4-8

17

Metabolism

General Biology

()* +, 4-8 01%: V+ %ภ(0 6ภ); 0

49 ภE 7& 849 ภE ;160(=*

4.4.2 $ : ภ( +,& 849 ภE (Anaerobic Pathways (N Fermentation) %* ภ2 & $ + 4.4.2.1 ภ( 3ภภ^ ' (Alcoholic Fermentation) )* ภ* ' ," ,% &%*+ " 9 < " ภ' $ " $ & ภ' " , & " Glucose Pyruvic acid < " )* ภภ<+ ' % & Pyruvic acid &9-ภ" % ภL , (ethyl alcohol) % &+ ,* ภ' , ( - 5-9) ภภAcetaldehyde &9-ภ',< " NADH ('( ภ)* ภภ<+ ' ) ภ" Ethyl Alcohol % & NAD+ ! ภ" & 9-ภ" ภ% " + ภE* "- < ภ: ) % ภL , ภ{ " " + % ภL , 9

9" ,* 9%) ! ภ" ภภภ-<+ % ภL , C6H12O6

2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP

18

Metabolism

General Biology

()* +, 4-9 01%: V+ %ภ(0 6ภ); 0

& 849 ภE

4.4.2.2 ภ( 3ภภ(1 _ภ< ภ(Lactic Acid Fermentation) ' ,) , - & ภ% ภL , ' ," , % & D D Lactic Acid ! ภ" & ภภG ) ภ' " E + ŕ¸

ภภภภภภภ" ภภ"ภ) ภภ' " ภ' ,ภ&D Lactic Acid ภภ-<+ & ภ! ภ" NADH ภ)* ภภ<+ ' & ŕ¸

', Pyruvic Acid Lactic Acid % & Lactic Acid & "- ภภ& ภภภ(Muscle Fatique) ! ภ" ภภLactic Acid C6H12O6

2 CH3CHOHCOOH + 2 ATP

ภภภ%** & ภ" 2 ATP & "- < ภ: ภ-<+ " + & "- Ethyl Alcohol % & Lactic Acid = " < " C ภ( ภภ-<+ * % ภ% & :D " , ŕ¸

B *< % & ภภ-<+ ภ"- $ &

ภ' ภภD D ภภภ" " ' , Ethyl Alcohol 9-ภD ภ)( + ) ) 9( : # ( + & G 12-14% & F ' , ' ," , "

19

Metabolism

General Biology

ภภ( ": ภ& ) Lactic Acid ภ& pH ) ' ,% &) ภ' , % &9 Lactic Acid + ) ) - & ภ9 ภภภภ% 4.4.3 $ : ภ( +,49 ภE (Aerobic Pathway) )* ภภ' ',

$ " $ & ภ' %ภ)* ภ"

& * ' , (Cellular Respiration) '( ภภ' ',

&ภ* ",$ " ' , ภ&ภ* " 2 )* ภ+ + * , (Krebs Cycle) % & -ภ<' ภ9 " Eภ(Electron Transport Chain) )* ภภ)( < + " (Mitochondria) ภ' " Pyruvic Acid (C3) & ) < + " % 9 ) < " " - Acetyl CoA (C2) ภ'( < "ภ( & ) + ,* (Decarboxylation) % & L< (Dehydrogenation) ภ< " NAD+ * L<

ภ" NADH & ภ! ภ" Pyruvic Acid & ภ* Coenzyme A Acetyl CoA (C2), NADH % & CO2

)* ŕ¸

& Glycolysis ภ* Krebs Cycle % & ภMatrix ) Mitochondria ภAcetyl CoA & ) - Krebs Cycle 4.4.4 :%E( ( 0' (Krebs Cycle)

+ * , "ภภ" ( Tricarboxylic Acid Cycle (TCA cycle) Citric Acid Cycle

ŕ¸

&ภ* Acetyl CoA (C2) ภ*

&ภ* Oxaloacetic Acid (C4)

&ภ* Citric Acid (C6) ภCitric Acid &D )* ภDehydrogenation % & Decarboxylation < " ภ" % ") : &

&ภ* Oxaloacetic Acid ภ* ภ* Acetyl CoA < ภ: ภภ" % ' ŕ¸

"

20

Metabolism

General Biology

()* +, 4-10 01%$3F < <8 %m4 $ : ภ( Krebs Cycle

Krebs Cycle ) ) 1 Acetyl CoA (C2) ภ* Oxaloacetic Acid (C4) Citric Acid (C6) % & Coenzyme A ) 2 Citic Acid ŕ¸

" < "ภ( (Dehydration) ภภ< ภ: cis-Aconitic Acid % "ภ(Hydration) Isocitric Acid ) 3 Isocitric Acid 9-ภภ' ',< "ภ( L< ภ% & NAD+

* L< D + Oxalosuccinic Acid % & NADH + H+

21

Metabolism

General Biology

) 4 Oxalosuccinic Acid 9-ภ( + ,* ภภ< ภ: ภ" ÎąKetoglutaric Acid (C5) ) 5 Îą-Ketoglutaric Acid &D )* ภ( L< % &+ ,* ภŕ¸

ภ* Coenzyme A D + Succinyl CoA (C4), NADH + H+ % & CO2 ) 6 C& & Coenzyme A ภ* Succinic Acid C& - C& % ภภ& GTP ภGDP (Guanosine Diphosphate) Succinyl CoA + Pi + GDP

Succinic Acid + GTP + CoA

ภGTP &9 " - U U - %ภATP GTP + ADP

GDP + ATP

D ) + Succinic Acid % & GTP ( ATP) ) 7 Succinic Acid 9-ภ( L< ภ< " FAD * L<

Fumaric Acid % & FADH2 ) 8 Fumaric Acid ŕ¸

" < "ภ) < ภ: ภ" Malic Acid ) 9 Malic Acid 9:ภ( L< ภ< " NAD+ * L< NADH + H+ % & Oxaloacetic Acid '( 9 ) *ภ* Acetyl CoA % & ภŕ¸

" %

"

: Acetyl CoA (C2) 1 < ภ: ) - Krebs Cycle & 2 CO2, 3 NADH % & 1 FADH2 % Glucose 1 < ภ: Acetyl CoA 2 < ภ: Acetyl CoA & ) Krebs Cycle 2 + D ) * ( +-G " 2

22

Metabolism

General Biology

0(=*EI : NADH, FADH2 7 ATP +,&1 E ภ$ : ภ( Krebs Cycle

Isocitric Acid Îą

-Ketoglutaric Acid

Succinyl CoA Succinic Acid Malic Acid

*5 ภ( 6 --------------> -------------> --------------> --------------> -------------->

Oxalosuccinic Acid Succinyl CoA Succinic Acid Fumaric Acid Oxaloacetic Acid

EI : /Glucose 1 ; ภ=

1 NADH x 2 1 NADH x 2 1 GTP (ATP) x 2 1 FADH2 x 2 1 NADH x 2 6 NADH + 2 FADH2 + 2 GTP (ATP)

NADH % & FADH2 & ) - -ภ<' ภ9 " Eŕ¸

4.4.5 )ภ; 8ภ(V8 6 1 _ภ<( (Electron Transport Chain) L< 9-ภ( ภภ! ภ" )* ภภ<+ ' % & + * , < " Dehydrogenation % & NAD+ % & FAD * &9-ภD ภ# -ภ<' ภ9 " Eภภ! ภ" ภ' % & ภภATP ภADP % & L< & ภ*< ภ: ) ภ' ŕ¸

* L< < " NAD+ % & FAD ) ภ& ! ภ" ภ" & ": 9 NAD+ % & FAD * L< NADH % & FADH2 ( 9-ภภ' ', ภ* "- - ) NAD+ % & FAD < " -ภ<' ภ9 " EภภNADH 9-ภภ' ',< " + *ภ* ภ' < " " ! ภ" NADH + H+ + ½ O2

NAD+ + H2O + 53 ภ< %+ /<

! ภ" ภ& ภ" % & & ภ# '( ' , 9 & -B " - ) + % 9 NADH 9-ภภ' ', < "D ) -ภ<' ภ9 " Eภ&+ "#9-ภ" ภ& "% & ภE* & - ATP ภ"

9 < " & ภ-B " " : "* "- - & = ภ", - " & " ภ-ภ<' ภ9 " EภภE ภภ" ภ+ Eภ&9-ภ9 " ภ& * - " & *

& ภ9 " Eภ% &) & " ภ& < ภ: ) ATP ภE* * ( - 4-11)

23

Metabolism

General Biology

()* +, 4-11 01%ภ( *(+6 +6

3ภภ( I % $ % )ภ; 8ภ(V8 6 1 _ภ<( (Electron Transport Chain) ภ3 ภ(& $ % FI E ภ+,0)% % 0)8 NF % 8 % 4 (7 :8 % %E7 8 6m* 8 62 3%% ภ+ 7$3 F 7 V)ภภ_ 070 &: 4 ()* ATP

) Eภ9-ภD -ภ<' ภ9 " Eŕ¸

) 1 NADH &9-ภภ' ',< " Flavoprotein ภ" NAD+ ) & " ภ% & + & , ATP ภADP ) 2 FPH2 &9-ภภ' ', ภ*+ - $ < " CoenzymeQ (CoQ) FPH2 + CoQ

FP + CoQH2

) 3 CoQH2 &9-ภภ' ',< " Cytochrome b ภ* CoQ < ภ: ) Cytochrome b heme group '( < Eภ"- " % & ภ"- $ 9-ภภ' ',+ Fe3+ * Eภ&9-ภ', ภ" Fe2+ ) 4 & ) L< D CoQ &% ภภ< % & Eŕ¸

ŕ¸

H H + + e Eภ&9-ภ* " ) EภFe3+ + eFe2+

24

Metabolism

General Biology

L< (< ) " + "- ) *# + ภ& : ŕ¸

9 " Eŕ¸

()* +, 4-12 01%$3F < <8 %m4 )ภ; 8ภ(V8 6 1 _ภ<(

) 5 Eภ&9-ภD ภCytochrome b, c % & " Coenzyme a + a3 ( Cu2+ '( &9-ภ', Cu+ < " ภ" ภ* Fe3+) ) 6 * Eภ: "+ ภ' % & ภ*< & ) : ") -ภ<' ภ9 " Eภ( ภ' ภภ" ) ) NADH 9-ภภ' ',D -ภ<' ภ9 " Eภ& 3 ATP % ภFADH2 ) -ภ<' ภ9 " Eŕ¸

: ภ+ & , ATP % 1 ATP FADH2 9-ภภ' ',< "D -ภ<' ภ9 " Eภ& " 2 ATP

25

Metabolism

General Biology

0(=*EI : ATP 3F% 1 +, ภ1E ภภ(0 6ภ); 0 1 ; ภ=

49 ภE $ : ภ( 1. Glycolysis Glucose ------------> 2 Pyruvate 2. 2 Pyruvate ---------> 2 Acetyl CoA + 2 CO2 3. Krebs Cycle 2 Acetyl CoA ------> 4 CO2 (: Glucose -----------> 6 CO2

49 &*

D <&1

ATP

)ภ; 8ภ(V8 6 1 e-

2 -

4 2GTP =2 ATP 6

2 NADH = 6ATP 2 NADH = 6ATP 6 NADH = 18ATP 2 FADH2 = 4 ATP 34

2

(: 8 6 24 38

! ภ" ภ"ภ-<+ 1 < ภ: < "ภ" & * ' , & ! ภ"

C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

6 CO2 + 12 H2O + 38 ATP

+ ,* ภ' , ภภ" & * ' , & ภ! ภ" Decarboxylation % & &% D ' , ) - ภ&% " % &9-ภ" ภ& ภ! ภ" ) : ") -ภ<' ภ9 " Eภ% &ภ"ภ-<+ ภ" 38 ATP '( & & G 266 ภ< %+ (1 ATP = 7.3 ภ< %+ /< ) + & G 40% ) + & ภ" + & E ภ"

< "ภ" & * ' , & C $ - ภ"*ภ*ภD + " ,'(

& C $ " 15-30% )

26

Metabolism

General Biology

()* +, 4-13 0(=*2 3%% +,&1 E ภ$3F < <8 %m 4 $ : ภ(0 6ภ); 0

49 ภE

4.4.6 ภ(0 6&$ 3 2N, 4 &1 2 3%% + ,<* L 9-ภ) &9-ภ% )

ภ" &9-ภ" "< " ' , Lipase Glycerol 1 < ภ: % &ภ) (fatty acid) 3 < ภ: ภGlycerol + ,* % & L< " ) % ภ% B & & "- < ภ: ) ภ) '( + ,* % & L< ภภ4.4.6.1 Glycerol Glycerol &9-ภ" Glyceroldehyde-3-Phosphate '( 9 " ภ* ภ-<+

9 ) - )* ภGlycolysis % & Krebs Cycle ( - 4-14)

27

Metabolism

General Biology

()* +, 4-14 01%$3F < ภ( * +6, Glycerol 4 *S Glyceraldehyde-3-Phosphate

4.4.6.2 Fatty Acid B ) ) & & "- < ภ: ) ภ) ภภ) 1 < ภ: C&  CH2 ภ9-ภภ' ', & ภภภ) &9-ภ" " < ภ: Eภ< " C ภ' "ภβ-Oxidation C + ,* &9-ภภ& 2 & + ,* 9-ภ& "- ภ* Coenzyme A - )

&ภ*

"ภAcetyl CoA (C2) '( 9 ) - Krebs Cycle "

()* +, 4-15 01%ภ(0 6&$ 3 ;16: e+ β-Oxidation

28

Metabolism

General Biology

" ภ) Palmitic Acid + ,* 16 & &9-ภ7 + ภ+ % ภ& Acetyl CoA &< ภ: + 7 ภ+ ,* 4 & 2 < ภ: : & Acetyl CoA 8 < ภ: Acetyl CoA % &< ภ: & ) - Krebs Cycle % & ภภ" Palmitic Acid 1 < ภ: & 9( 192 ATP "* "*ภ*+ ,<* L 1 < ภ: '( 38 ATP ภ) + ภภ+ ,<* L ภภภ& - + ,<* L % & ) :F", & ภ)( 9( 30% & 9 & ภ* ) ภภภ" ภภ)( ภE + ภ+ % & ภŕ¸

# ภ)( " ภ, Â&#x201A; ภ< "ภ& ) % + ,<* L ( ŕ¸

& " " ( 4.4.7 ภ(0 6;*(<+ 2N, 4 &1 2 3%% ภภ" * ภ+ ,<* L % & ) " " <

&9-ภ" ) ภ-<+ ภE* & % &ภ-<+ 9-ภภ' ', ภภ<

&ภ* "ภ& < ภ"" < ภ: ) ภ& < &ภ* " 2 + %ภ+ ,* '( &ภ* " & ) + ,* (C) , L< (H) % & ภ' (O) 9 " - ภ9 ) - Krebs Cycle % & + - & < (NH2) ภ< % + ภภ- & < ภ% %ภ+ ,* &

&ภ*

9 ) - Krebs Cycle C ภ- & < 2 C + 4.4.7.1 Deamination )* ภDeamination %ภภ( - & < (NH2) ภภ< ภ: % & ) < ภ: &9-ภ% " ภ' ŕ¸

"ภKeto Acid - & < & 9-ภ" % ภ" % < " : &ภ" "- " * % &9-ภ) * ภÂ&#x192; & Keto Acid ภ9 ) - Krebs Cycle (< "D ÎąKetoglutaric Acid) Glycolysis (< "D Pyruvic Acid) % & 99-ภภ' ',

+ & ,ภ-<+ ภภKeto Acid " 9 + & , ภ) < "D Pyruvic Acid '( & " Acetyl CoA % &ภ) * ( - 4-16)

29

Metabolism

General Biology

()* +, 4-16 <3: 68 %*5 ภ( 6 Deamination 7 Transamination $ %ภ(1 7 ;

4.4.7.2 Transamination Transamination )* ภภ9 " - & < %ŕ¸

"ภKeto Acid ภ- & < % ) ภ& < &ภ" ŕ¸

9 ) - Krebs Cycle : # Pyruvic Acid, Acetyl CoA, Oxaloacetic Acid, ÎąKetoglutaric Acid )( "- ภ* ภ& < ( - 5-17) * Keto Acid ŕ¸

* - & < < ภ: % ภE &ภ" ภ& < C ภ+ ภ+ & , ภ& < (Nonessential Amino Acid) ) ภ"

()* +, 4-17 <3: 68 % Deamination 7 Transamination $ %ภ(1 7 ; Glutamic Acid 7 Alanine ,% I 4 ภ10 (<3:ภ% +,0 (V $ 0)8 Metabolism $ % ('; &^ 1(<&1

30

Metabolism

General Biology

4.5

(Anabolism) )* ภ% % * '( ภ" % + < ภ: Eภ< ภ: B '(

&ภ* " ! ภ" + # ") % ภFG& ) ภ*)* ภ%+% * '( % & ภATP ŕ¸

ภ4.5.1 Anabolism $ % ('; &^ 1(< ภ-<+ 9-ภ- '( ) - ' , ( &9-ภภ' ',< "ภ" & * ' , % & ภ% ภ-<+ ภภ"" ภ&9-ภ" % ภE* & *% ภ* & " ภ-<+ ภภ" ภ<+ (Glycogen) ภE* & * ภภภ-<+ " 9-ภภE* - ภ<+ & ภ% ภภ<+ & G " % ' , * & " ภ-<+ ภ" ) ภE* & " ) (Adipose Tissue)

ภ" ภภ<+ 9-ภภE* & * &9-ภ" ภ-<+ " ภภ&% " ' , % &9-ภภ' ', )* ภภภ& % & % 9 & * ภ<+ * & * % & ภ" *

) % &<

9 " ภ-<+ ' , * ภ& < & (Alanine) ' (Cysteine) ' (Serine) % & < (Threonine) 99-ภ" Pyruvic Acid % &9-ภ+ & , ภ" ภ-<+ ) - Krebs Cycle " ( - 5-18) Glycerol 9 " Glyceraldehyde-3-Phosphate '( & " ภ* ภ-<+ Pyruvic Acid ) - Krebs Cycle ภภPyruvic Acid % & Lactic Acid ภ)* ภภ<+ ' ภภ" 99-ภ" ภ* ภ-<+ * 4.5.2 Anobolism $ %&$ 3 + ,<* L ภ) G ภภภ& & "-

- ) ภ<+ ภ-<+ &9-ภ" ) < " ! ภ" ' *' % & : ภ-<+ &9-ภ" Glyceraldehyde-3-Phosphate % & Acetyl CoA ภGlyceraldehyde-3Phosphate 9 " % Glycerol % & Acetyl CoA 9 " Fatty Acid Glycerol % & Fatty Acid 9 " - ) & "- ภ"

* +

"- ภ* Phospholipid, Lipoprotein, Cholesterol ภภภ& < " 9 " - Acetyl CoA % & " ) ภภ" *< ภภภ+ ŕ¸

ภ" & ภE* &

- )

31

Metabolism

General Biology

4.5.3 Anabolism $ %;*(<+ <

& $ Nonessential Amino Acid 9 + & , ภภ-<+ < "D

ภ# Keto Acid ภPyruvic Acid % & Îą-Ketoglutaric Acid ภภภ-<+ " 9 " ภ< " Krebs Cycle % & D ภ&* ŕ¸

Transamination & ภ& < )( ภ" ( 9 " ภ-<+ ภ< < " C ภภ) " ภE ภ& < (

ภ" 9 + & , * ภภ) ภ& < ภ"- ภภ& < (Essential Amino Acid) ภ"

()* +, 4-18 01% Metabolism $ % ('; &^ 1(< &$ 3 7;*(<+ ;160(=*

32

Metabolism

General Biology

0(=* % * (Metabolism) "9( ! ภ" # ภ)( $ " ' , < " ' , (enzyme) & % &

&ภ*+ ,* ภ% + & , &ภ* #) ' , ภŕ¸

B *< ภ%* ' , ŕ¸

+ % &ภ) *9 ") " ภ' , % * %* 2 + %+% * (catabolism) % & % % * (anabolism) %+% * &ภ* " ! ภ" + # ภ" % < ภ: B # + ,<* L ) % &< ภ% ภE* & $ " ภ" ภ" < ภ: Eภ# <+

"# ภ% Eภภภ&' ภ+ ,* ภ' , % < " % &"- " % % * ภ+ & ,< ภ: + ) B ภ< ภ: Eภ#

ภ&* ภ%+% * % &% % * &ภ* " ! ภ" + E ' , "

ภภ(intermediate) ภ)( & ! ภ" # "ภภ% * , (metabolite) + ภ&ภ( + 9( % % % * & D ) ภ*%+% * % % * ภE ภภภ9 ! ภ" ) %+% * % % % * ภ)( < " 9 ! ภ" % ภภภ9 ) %+% * ภ"< ภ: B # < "ภ&* ภ%+% * < ภ: Eภ# ภภ(ATP) % & ' + ', (reducing equivalence) %ภNADH % & FADH2 '( & 9-ภ+ & ,< ภ: Eภ# ภ* < ภ: B # < "ภ&* ภ% % * %+% * % &% % * ( C,ภ" ภ< "%+% * & < ภ: Eภ# % & ' + ',%ภภ&* ภ% % * + & ,< ภ: B # + C, % < " ) - 4-19

0

; ภ= 4 O8 ('; &^ 1(< &$ 3 ;*(<+ t t

(+1 : % : : '

ภ1 +/ / 0/ (+ 93

O2

H2O

0

; ภ=

_ภ2 3%%

ภ(1 _ภ< ภภ(1 7 < ภ(' &1 ภ& 1' ; +6 t t

()* +, 4-19 : 03 23 e'(7 :8 %

0 ภ3

0

0 E7 * +,6 ; ภ= 4 O84 *S 2 3%% 7(+1 % : : '

33

Metabolism

General Biology

10 6 +, 4 1. ) + D ภ. ' , e & ' , ). ' , * * " ภ& : +. ŕ¸

! ภ" ' , & ภ* %** +

. 9 ' , G "ภ! ภ" & ภ)( 2. ! ภ" & ภ)( E )( "- ภ* ภ. ' , ).

+. ' ,% &

. ภ& : 3. * G (active site) ) ' , "* ภ* ภ.

- * )) % ภ:B% ). + ) % ภ:B% +. ภ:B% ) % ภ:B% . UÂ&#x192; ) -ภภ:B% 4. ) + 9-ภภ. ภ) ' , )( "- ภ* :G $- ). ภ& < 9 "

", 9 ) - ! ภ+ * , +. " *" ' , & ภ* % ' , . ' , ภ<+ ' 9 ! ภ+ * , 5. ATP ภภ"ภ-<+ 1 < ภ: *- G, &

ภ. 248 ภ< %+ /< ). 262 ภ< %+ /< +. 277 ภ< %+ /< . 922 ภ< %+ /< 6. ) 9-ภ* ATP (Adenosine triphosphate) ภ.

&ภ* + ,* % & L< +, &ภ* ).

&ภ* : C,) <

+.

&ภ* % & , :ภ.

&ภ* - * :ภA ADP + Pi + energy )* ภA % & B + 7. ภภATP + H 2 O â&#x2020;?â&#x2020;&#x2019; B ภ. reduction , phosphorylation ). hydrolysis , hydrogenation +. ionization , β - oxidation . hydrolysis , phosphorylation 8. * G ) ' , ภ" ) ภ*ภ" & * ' , ภ: ภ. '< '( , + " ). '< '( , < + " +. < + " , + " . '< '( , + " , < + "

34

Metabolism

General Biology

9. ก " %** ก' < " ก -<+ 1 < ก: & ATP ก < ก: ก. 1 ). 2 +. 3 . 4 10. ก กก ) ' , ก )( " *- G, ) ก. ' , + ก ⇔ ' , ) → ' , + + ). ' , + ก ⇔ ' , ก → ' , + ) + + +. ' , + ก ⇔ ' , ) → + → ' , + + . ' , + ก ⇔ ' , + → ' , + ก + ) + + 11. ก <+ ' "9( ก. ก "ก

- ก ก % ก ก ). ก "ก -<+ + ,* ก ' ,% & +. ก "ก -<+ ก

- ก . ก

ก <+ ก < ก: " 12.

&ก * ก *ก

- ก ก & ) - ! ก + * , + ก. ก ก' < &' ก ). <+ ' , +. ก &' ก . + ,* ก ' , 13. ก Acetyl CoA ) - ! ก + * , Acetyl CoA ! ก " ก *

ก. ก

- ก ). ก ' +' ก +. ก ก' < &' ก . ก ' ก 14. * ! ก " + กก

- ก - ! ก + * , ) ก. 2C → 4C → 5C → 6C ). 2C → 6C → 5C → 4C +. 4C → 5C → 6C → 2C . 6C → 5C → 4C → 2C 15. ) D C,) ก <+ ' กก "ก -<+ 1 < ก: ).

2(3C) , 2ATP , 4H ก.

3C , 2CO2 , 4H +.

2C , 4ATP + 2CO2 .

6C , 4ATP , 4H 16. + ,* ก ' , ก )( ) ก. ก acetyl CoA , ! ก + * , ). ! ก + * , , ก <+ ' +. ก acetyl CoA , ก 9 " Eก . ก 9 " Eก , ! ก + * , 17. กก " ก )( ก)* ก ก : ก. " ก -<+ ก

- ก ). ก 9 " Eก

+. " ก

- ก acetyl CoA . ! ก + * ,

35

Metabolism

General Biology

18. ) 9-ภภ" ภ* ! ภ+ * , ภ. )* ŕ¸

% & "ภ' ภ). )* ภภL< & ภ: +. )* ภD D ) ! ภ" " " " . )* ŕ¸

ภ: 19. ) ! ภ" ภ" & * ' , ภ. ภ-<+ ). O2 +. <+ ' , . CO2 20. ภ" & * ' , ) O2 ) ภ" ) ภ. glycolysis ). KrebsÂ&#x201E;cycle +. Pyruvic acid â&#x2020;&#x2019; Lactic acid . 9-ภ:ภ) 21. )* ภ9 " EภภFADH2 1 < ภ: : & &

ATP ภ< ภ: ภ. 1 ). 2 +. 3 . 4 22. ) 9-ภ* ! ภ" ภ)( ! ภ+ * , 1 * ภ. ภ2 < ภ: ) CO2 ). ภsubstrate level phosphorylation 1 ATP +. ภH2O 2 < ภ: . ภC4 % ภ! ภ+ * , 23. )* ภภ' ภ. ภ"ภ-<+ ŕ¸

- ภ). )* ภภ+. )* ภ" %** ภ' . 9-ภ:ภ) 24. D C, ภภ"ภ-<+ 1 < ภ: ภATP ภ. 34 ). 36 +. 38 . 40 25. B &ภ*) ภ9 " Eภ)* ภ" & * ' , + ภ. B1 , B2 ). B1 , B6 +. B2 , B5 . B6 , B12

36

Metabolism

General Biology

26. ภ" %** ภ' 9 *ภ-<+ % ภ& ) ! ภ" + ภ. ภ' ). ภ' & +. ŕ¸

- ภ. ภ% ภภ27. D ภ)( ภภ" %** ภ' ) ภ" + ภ. ภ% ภภ+ CO2 + ). ภ% ภภ+ CO2 + H2O + +. ภ% ภภ+ . ภ% ภภ+ H2O + 28. ภ" %** ภ' " , & "ภภ" %** ภ' ภ% &D C, &

). 19 , % ภL , % & CO2 ภ. 16 , % ภL , % & H2O +. 34 , % ภL , % & CO2 . 38 , CO2 % & H2O 29. 9 * &

& $ )

9 ) - ) ) )* ภ" ).

C5- ภ+ < ภ.

C3-PGAL +.

C2- acetyl CoA .

C3- ŕ¸

- ภ30. ! ภ" ) ภ)( ภ',% &D ) < + " * ภ. ภ<+ ' , acetyl CoA ). ภ9 " Eภ, ภ<+ ' +. acetyl CoA , ! ภ+ * , . ! ภ+ * , , ภ9 " Eŕ¸

37