НЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМІНУ (АЕРОБНИЙ ПОДИХ)

Згадаєте! Які процеси називаються окисними, а які відбудовними?

Кисневий (аеробний) етап енергетичного обміну _в03.

можен лише в аеробних умовах (тобто при наявності кисню). При цьому органічні сполуки, що утворилися на попередньому, бескислородном етапі, окисляються в клітинах до кінцевих продуктів - З0₂ і Н₂0. Окислювання з'єднань пов'язане з відщіпленням від них водню й приєднання його до молекулярного кисню за допомогою особливих біологічно активних речовин-переносників, у результаті чого утвориться вода. Цей процес називають тканевым подихом.

Реакции біологічного окислювання катализируются певними ферментами. У процесі окислювально-відновних реакцій електрони переносяться від восстановителя, або донора (тобто з'єднання, що їх поставляє), до окислювача, або акцептору (тобто з'єднанню, що їх приймає).

Аеробний подих відбувається в мітохондріях і супроводжується виділенням великої кількості енергії, частина якої запасається в макроэргических зв'язках молекул АТФ. У цих реакціях беруть участь переносники електронів, що входять до складу ферментативних комплексів.

Цикл Кребса. Важливе місце в аеробному енергетичному обміні належить так званому циклу Кребса, відкритому в 1937 р. англійським біохіміком Хансом Кребсом (1900-1981), на честь якого й названий. Цей процес відбувається в матриксе мітохондрій і являє собою послідовне перетворення певних органічних кислот.

На початку циклу пировиноградная кислота (як ви пам'ятаєте, це продукт гліколізу) реагує із щавелевоуксусной, образуя лимонну кислоту. Остання через ряд послідовних реакцій перетворюється в інші кислоти. У результаті цих перетворень знову утвориться щавелевоуксусная кислота, що реагує з пировиноградной, і цикл повторюється.

У ході циклу від кислот отщепляются чотири атоми водню, а також дві молекули вуглекислого газу, що залишають мітохондрії, і в остаточному підсумку - клітину. Кожний з атомів водню є носієм енергії, що запасається в мітохондріях у вигляді макроэргических зв'язків АТФ. Цей процес протікає в кілька етапів у дихальному ланцюзі.

Дихальний ланцюг локалізований у внутрішній мембрані мітохондрій. Вільний водень з'єднується з особливою речовиною НАД⁺ {никотинами-дадениндинуклеотидом, окислена фор-

ма), образуя з'єднання НАДН (відновлена форма). Це з'єднання надалі окисляється до НАД⁺, Н⁺ і електрона. За допомогою послідовного ряду різних речовин-переносників, розташованих у внутрішній мембрані мітохондрій, електрони транспортуються до її внутрішньої поверхні, у той час як іони водню (Н⁺) накопичуються на її зовнішній поверхні (мал. 24). Одночасно на внутрішній поверхні мембрани мітохондрій зменшується концентрація Н⁺. Таким чином, виникають різниця електричних потенціалів (Дер) і концентрацій іонів водню (Арн).

У внутрішній мембрані локалізована ферментна система - Н⁺-АТФаза, завдяки якій з АДФ і фосфорної кислоти синтезується АТФ. Для утворення АТФ ця система використає Дф і ДрН, перерозподіляючи потік Н⁺: із зовнішньої поверхні мембрани Н⁺ переносяться на внутрішню. Таким чином, при участі внутрішньої мембрани мітохондрій відбувається сполучення окислювання (перенос електронів по дихальному ланцюзі) і фосфорилирования (утворення АТФ із АДФ і Н₃РО₄).

Під час переносу електронів по дихальному ланцюзі виділяється енергія, використовувана для синтезу трьох молекул АТФ. Повне окислювання молекул молочної або пировиноградной кислоти, що утворяться із глюкози в процесі гліколізу, до Н₂О и З₂ супроводжується виділенням такої кількості енергії, що забезпечує синтез 36 молекул АТФ.

Сумарне рівняння аеробного етапу енергетичного обміну має такий вид:

Як відомо, у процесі анаэробного етапу енергетичного обміну при розщепленні однієї молекули глюкози утвориться дві молекули АТФ. Отже, під час анаэробного й аеробного етапів утворяться 38 молекул АТФ. Сумарне рівняння цих етапів енергетичного обміну наступне:

З₆Н₁₂ПРО₆ + 38АДФ + 38Н₃РО₄ + 6ПРО₂ -» 6З₂ + 38АТФ + 44Н₂ПРО

У ході цих процесів виділяється приблизно 2800 кдж енергії, з яких запасається 1596 кдж або 55% (у вигляді мак-роэргических зв'язків АТФ), а 45% - розсіюється у вигляді тепла.

При розщепленні вуглеводів і жирів кінцевими продуктами є вуглекислий газ і вода, які виводяться з організму.

Кінцеві продукти розпаду азотсодержащих з'єднань (білків, азотистих підстав і ін.) у різних організмів можуть відрізнятися. У більшості водних організмів, прокаріот і рослин - це аміак, добре розчинний у воді. Більшість наземних тварин (комахи, що плазують, птаха) виділяють сечову кислоту. Вона погано розчиняється у воді й тому виводиться з мінімальною кількістю води, що дозволяє уникнути зневоднювання організму. Гриби, хрящові риби, дорослі земноводні, ссавці тварини й людина виділяють сечовину, добре розчинну у воді. У паукообразных і деяких птахів продуктом виділення є азотиста підстава гуанін.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Чому розщеплення органічних сполук у присутності кисню енергетично ефективніше бескислородного? 2. У чому сутність циклу Кребса? 3. Де в клітині відбуваються про-

цеесы кисневого етапу енергетичного обміну? 4. Скільки молекул АТФ синтезується в результаті окислювання однієї молекули молочної або пировиноградной кислоти?

Подумайте! Чому при окислюванні органічних сполук вивільняється енергія?

Поиск по сайту: