Вопрос 10. Анаэробное дыхание (Общая характеристика гликолиза)

Впервые гликолиз был обнаружен и изучен у животных. В настоящее время известно, что этот универсальный процесс свойствен также грибам, бактериям и растениям.

Гликолиз, или цикл Эмбдена-Мейерхофа-Парнаса – доминирующий путь окисления углеводов в растении.

Гликолиз – это процесс постепенного превращения сахара (глюкозы) в пируват, в результате которого клетка обогащается энергией.

Для гликолиза не нужен кислород. Гликолиз – первая, анаэробная фаза дыхания. Гликолиз – наиболее древний способ добывания энергии. Для своего осуществления он не нуждается специальных органеллах. Гликолиз происходит в цитозоле, пластидах и нуклеоплазме. В том случае, когда гликолиз происходит в цитозоле, его ферменты непрочно связаны с наружной мембраной митохондрии или с мембранами ЭПС.

Гликолиз – это процесс генерации энергии в клетке, происходящий без поглощения О₂ и выделения СО_2.

Суммарное уравнение гликолиза:

С₆Н₁₂О₆ + 2НАД⁺ + 2АДФ + 2Н₃РО₄ = 2ПВК + 2НАДН + 2АТФ

В целом на преобразование 1молекулы глюкозы в 2ПВК необходимо затратить 2АТФ. При этом образуются 4АТФ и 2НАДН. Одна молекула НАДН, окисляясь, образует 3АТФ, а всего – 6АТФ. Следовательно, чистый выход энергии – 8АТФ.

Значение гликолиза:

1. Происходит постепенное освобождение энергии, часть которой запасается в макроэргических связях АТФ и может использоваться для работы клетки

2. Промежуточные вещества, образующиеся во время гликолиза, могут использоваться для синтеза нуклеиновых кислот, белков, жиров и углеводов.

3. В какой-то степени гликолиз регулирует физиологические процессы в клетке.

Вопрос 11. Аэробная фаза дыхания: химизм, локализация в клетке и биологическая роль

1. Превращение пирувата

6 молекул АТФ для 2ПВК (т.к. в процессе гликолиза образовалось 2 молекулы ПВК)

Происходит в матриксе митохондрий.

В аэробных условиях образовавшийся в гликолизе пируват окисляется и декарбоксилируется, образуется большое количество АТФ.

3 кофермента: тиаминтрифосфат, липоевая кислота, кофермент КоА (КоА-SH).

Тиаминтрифосфат легко отделяется от апофермента, образовавшийся углеродный остаток переносится на кольцевой атом серы липоевой кислоты.

Липоевая кислота катализирует перенос групп и окисление, принимает на себя ацетон и окисляет его до остатка уксусной кислоты.

Образующийся двууглеродный остаток – ацетил – присоединяется к КоА. Образуется ацетил-КоА.

В ходе реакции происходит окислительное декарбоксилирование пирувата, в результате которого карбоксильная группа удаляется в виде СО2, а ацетильная группа включается в состав ацетил- КоА. Один атом водорода оказывается в составе НАДН, а другой в виде Н⁺ поступает в среду.

Суммарное уравнение:

СН₃СОСООН(пируват) + НАД⁺ + КоАSH = СО₂ + НАДН₂ + CН₃СО-SКоА(ацетил-КоА)

2. Цикл Кребса – цикл трикарбоновых кислот

Происходит в матриксе митохондрий

24 молекулы АТФ при двух оборотах (так как 2ПВК)

В аэробных условиях образовавшийся ацетил-КоА включается в цикл Кребса. Цикл Кребса состоит из нескольких последовательных реакций.

1. Перенос ацетильного остатка от ацетил-КоА к оксалоацетату с образованием цитрата (лимонной кислоты) при участии цитратситазы, затрачивается энергия

2. В результате двух следующих реакций цитрат превращается в изоцитрат. В реакциях участвует вода, промежуточный продукт – цисаконитат. При участии аконитатгидратазы.

3. Изоцитрат дегидрируется, в результате окисления образуется оксалосукцинат (щавелево-янтарная кислота)

4. Происходит декарбоксилирование оксалосукцината – образование кетоглутарата

5. Из кетоглутарата образуется сукцинил-КоА

6. Сукцинил-КоА превращается в сукцинат

7. Сукцинат дегидрируется и образуется фумарат (фумаровая кислота)

8. Фумарат присоединяет воду и превращается в малат (яблочная кислота)

9. Малат окисляется и превращается в оксалоацетат (щавелево-уксусная кислота)

Оксалоацетат – конечный продукт цикла Кребса.

Единственное условие непрерывного повторения цикла – поступление новых молекул ацетил-КоА.

В результате цикла Кребса каждая ацетильная группа, образовавшаяся из ПВК, расщепляется до СО2; во время этого процесса восстанавливается НАД, ФАД и синтезируется АТФ.

Суммарная реакция:

Ацетил-КоА + 3Н₂О + 3НАД⁺ + ФАД = кофермент А + 2СО₂ + 3НАДН₂ + ФАДН₂ + АТФ

Значение цикла Кребса:

1. Главное значение – восстановление коферментов (НАД, ФАД), при последующем окислении которых образуется АТФ

2. Доноры Н⁺ для восстановительных реакций

3. Промежуточные вещества могут использоваться для синтеза белков, жиров, углеводов.