Lecture 8

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Lecture 8 Lecture 8: Glycolysis Bioenergetics and Metabolism - in metabolic processes, there is a loss of useful free energy and increase in  amount of unusable energy (lost as heat and entropy) - energy flows one way through the biosphere - Catabolism is degradative process where organic nutrient molecules are converted  into smaller, simpler end products - They release energy, some is conserved in ATP and reduced electron carriers  NADH, NADPH, FADH 2 ; rest lost as heat - Anabolism, small simple precursors are built up into larger complez molecules - The require an input of energy in the form of ATP and reducing power of electron  carriers - Catabolic pathways are convergent and anabolic pathways are divergent - There is reciprocal regulation of anabolic and catabolic sequences - From glucose   pyruvate and backwards are catalyzed by many of same  enzymes but at least one of the steps must be catalyzed a different enzyme; these  enzymes are the sites of separate regulation  - The reactions unique to each direction must include at least one that is  thermodynamically very favorable (and unfavorable in the opposite direction) - Catabolic and anabolic reactions usually take place in different cellular  compartments  Regulation of pathways mostly by availability of substrate Then the intracellular [substrate] is near/below K m  (it usually is), the rate of the  reaction depends strongly upon substrate concentration Pathways also regulated by allosteric regulation by a metabolic intermediate or  coenzyme  Reactions of living cells fall into 5 categories: Oxidation-reductions  - compound loses two electrons and hydrogen ions (2 hydrogen atoms) - usually called dehydrogenations by dehydrogenase enzymes - in some oxidations, a carbon atom may become covalently bound to oxygen,  catalyzed by oxidases - every oxidation accompanied by reduction: electron acceptor acquires electrons  removed by oxidation - oxidations release energy Making C-C bonds  - carbonyl group carbons are electrophilic and good for introducing carbonyl group  in location so nearby C-C bond can be broken Internal rearrangements/ isomerizations/ eliminations - redistribution of electrons is isomerization, transposition of double bonds, or cis- trans rearrangement 
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Lecture 8 - Elimination of water introduces double bond Group transfers - acyl group transfer involves adding nucleophile to carbonyl carbon off acyl group  to form tetrahedral intermediate - Phosphoryl group transfer important - Theme is attaching a good leaving group to “activate” the intermediate - Phosphorus forms 5 covalent bonds: four equivalent phosphorus-oxygen bonds  share double bond character
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