Піровиноградна кислота (с3)

НАДН₂ СО₂

Ацетил (С₂)

Цикл лимонної кислоти (Цикл Кребса) атф

Ланцюг перенесення електронів

(електронтранспортний ланцюг) Н⁺ Н⁺ - резервуар

(ЕТЛ)

е

О Н₂О

2Н

Гліколіз

Під час гліколізу синтезується незначна кількість АТФ. Усі реакції гліколізу можна розбити на три етапи.

1 Підготовчий етап – фосфорилювання гексози і її розщеплення на дві фосфотріози.

Реакція 1. Глюкоза в хімічному плані досить інертна речовина. Для переведення її в хімічно активний стан здійснюється її активація фосфорилюванням фосфором АТФ. При цьому АТФ гідролізується до АДФ. Фн переноситься на молекулу глюкози з утворенням глюкози-6-фосфату. Та частина енергії, що утворилася при розкладанні АТФ, запасається у формі хімічного зв’язку фосфату з глюкозою:

г люкоза + АТФ глюкоза-6-фосфат +АДФ.

(С₆) (С₆)

Як бачимо, АТФ у ході цієї реакції не створюється а використовується.

Реакція 2. Молекула глюкози-6-фосфату ізомеризується. Шестичленне кільце глюкози перетворюється на пя'тичленне кільце фруктози:

глюкоза-6-фосфат → фруктоза-6-фосфат.

(С₆) (С₆)

Реакція 3. Подібна до реакції 1. Відбувається активація тепер уже фруктози за рахунок її фосфорилювання. Фосфат із АТФ приєднується до першого вуглецевого атома фруктози з утворенням фруктози-1,6-біфосфату. Це друге місце де використовується енергія АТФ під час гліколізу:

фруктоза-6-фосфат + АТФ → фруктоза-1,6-біфосфат + АДФ.

(С₆) (С₆)

Реакція 4. Це реакція розщеплення. Молекула фруктози-1,6-біфосфату розщеплюється на дві трьох вуглецеві молекули 3-фосфогліцеринового альдегіду (3ФГА) - (С₃). Ця реакція завершує підготовчий етап гліколізу, під час якого енергія тільки використовується (2 молекули АТФ). Надалі обидві молекули 3ФГА паралельно включаються в одні і ті ж реакції:

фруктоза-1,6-біфосфат → 2 3фосфогліцериновий альдегід

(С₆) (С₃)

2 Перше субстратне фосфорилювання.

Під час субстратного фосфорилювання енергії, яка виділяється при окисленні проміжного продукту дихання, достатньо, щоб синтезувати АТФ прямо на субстраті, без накопичення протонів Н⁺ в Н⁺-резервуарі і створення електрохімічного градієнту. Одночасно з цим за рахунок енергії окислення та за участі неорганічного фосфату (Н₃РО₄) іде утворення 1,3-дифосфогліцеринової кислоти (1,3ФГК). Ще один атом фосфору приєднується до 3ФГА макроергічним зв’язком. Суть цього етапу полягає у окисленні альдегідної групи у карбоксильну.

Реакція 5. Відбувається окислення 3ФГА шляхом віддачі атомів водню на відновлення НАД⁺ у НАДН₂ до фосфогліцеринової кислоти (ФГК). Одночасно Фн приєднується до 3ФГА макроергічним зв’язком:

3ФГА + НАД⁺ + Н₃РО₄ → 1,3ФГК + НАДН₂.

(С₃) (С₃)

Реакція 6. Фосфатна група відщеплюється від молекули 1,3ФГК і приєднується до АДФ із створенням АТФ. Це екзергонічна (екзотермічна) реакція, яка стимулює протікання всіх попередніх реакцій:

1,3ФГК + АДФ → 3ФГК + АТФ.

(С₃) (С₃)

3 Друге субстратне фосфорилювання. Під час цього етапу за рахунок внутрішньо молекулярного окислення 3ФГК віддає фосфат на утворення АТФ.

Реакція 7. Фосфатна група, що залишилася у складі 3ФГК переходе з положення 3 у положення 2:

3ФГК → 2ФГК.

(С₃) (С₃)

Реакція 8. Дегідратація 2ФГК із перерозподілом енергії всередині молекули, внаслідок чого зв’язок між Фн та кислотою стає макроергічним:

2ФГК → 2ФГК (з макроергічним зв’язком) + Н₂О.

(С₃) (С₃)

Реакція 9. Фн із 2ФГК переходе до АДФ із створенням АТФ і створенням молекули піровиноградної кислоти (ПВК). Ця реакція закінчує гліколіз:

2ФГК (з макроергічним зв’язком) → ПВК + АТФ.

(С₃) (С₃)

Необхідно зазначити, що, починаючи з реакції 5, усі наведені вище реакції відбуваються паралельно з двома молекулами 3ФГА.

Загальне рівняння гліколізу:

Глюкоза + 2АТФ +2НАД⁺ + 2Фн + 4АДФ → 2ПВК + 4АТФ + 2НАДН_2.

(С₆) (С₃)

Таким чином, у результаті процесу гліколізу утворюються чотири молекули АТФ, дві з яких використовуються на активування субстрата (глюкози і фруктози). Отже, чистий вихід – 2АТФ. Окрім цього накопичуються 2НАДН₂ і дві молекули ПВК. При повному окисленні молекули глюкози виділяється 586,6 кДж тепла. Дві молекули АТФ, що утворились в гліколізі, містять у своїх макроергічних зв’язках усього 61,2 кДж.

Отже, енергетична ефективність гліколізу невелика. Під час гліколізу ступінь окислення вуглецю підвищилась з 0 у глюкози до + 2/3 у піровиноградній кислоті (ПВК).