Энергетический выход аэробного распада глюкозы

Этапы аэробного распада глюкозы	Соединения, в которых запасена энергия	Выход АТФ
В ходе распада глюкозы до пирувата	2 АТФ (субстратное фосфорилирование) + 2 НАДН	2 АТФ + 6 (или 4) АТФ (в зависимости от челночного механизма) = 8 (или 6) АТФ
При окислительном декарбоксилировании пирувата	2  (НАДН)	6 АТФ
В цикле Кребса	2  (ГТФ + 3 НАДН + 1 ФАДН2)	24 АТФ
Всего		38 (или 36) АТФ

При аэробных условиях продуктом гликолиза в тканях является пируват, а НАДН, образовавшийся в ходе окисления, реокисляется за счет молекулярного кислорода. В анаэробных условиях, т. е. при недостатке кислорода в тканях, например в напряженно работающих скелетных мышцах, образовавшийся НАДН реокисляется не за счет кислорода, а за счет пирувата, восстанавливающегося при этом в лактат (молочную кислоту). Восстановление пирувата до лактата катализирует изофермент лактатдегидрогеназа.

Суммарное уравнение анаэробного гликолиза:

Глюкоза + 2 АДФ + 2 H₃PO₄ = 2 Лактат + 2 АТФ + 2 Н₂О

В анаэробном гликолизе АТФ образуется только за счет субстратного фосфорилирования (2 моль АТФ на 1моль глюкозы).

Значение анаэробного гликолиза особенно велико для скелетных мышц. В интенсивно работающих скелетных мышцах мощность механизма транспорта кислорода оказывается недостаточной для обеспечения энергетической потребности, в этих условиях резко усиливается анаэробный гликолиз, и в мышцах накапливается молочная кислота. Особое значение анаэробный гликолиз имеет при кратковременной интенсивной работе. Так, бег в течение 30 с полностью обеспечивается анаэробным гликолизом. Однако уже через 4-5 мин бега энергия поставляется поровну анаэробным и аэробным процессами, а через 30 мин - почти целиком аэробным процессом. При длительной работе в аэробном процессе используется не глюкоза, а жирные кислоты.

Эритроциты вообще не имеют митохондрий, поэтому их потребность в АТФ удовлетворяется только за счет анаэробного гликолиза.

6.3. Пентозфосфатный путь.

Большая часть глюкозы расщепляется по гликолитическому пути. Наряду с гликолизом существуют второстепенные пути катаболизма глюкозы, одним из которых является пентозофосфатный путь (ПФП). Пентозофосфатный путь скорее даже - анаболический путь, который использует 6 атомов С глюкозы для синтеза пентоз и восстановительных эквивалентов в виде НАДФН, необходимых для образования липидов в организме. Однако, этот путь - окисление глюкозы, и при определенных условиях может завершиться полным окислением глюкозы до СО₂ и Н₂О. Главные функции этого цикла следующие:

Генерирование восстановительных эквивалентов в виде НАДФН для восстановительных реакций биосинтеза. Ферменты, которые катализируют реакции восстановления, часто используют в качестве кофактора НАДФ⁺/НАДФН, а окислительные ферменты - НАД⁺/НАДН. Восстановительные реакции биосинтеза жирных кислот и стероидных гормонов требуют НАДФН, поэтому клетки печени, жировой ткани и др., где протекает синтез липидов, имеют высокий уровень ферментов ПФП. В печени около 30% глюкозы подвергаются превращениям в ПФП.

НАДФН используется при обезвреживании лекарств и чужеродных веществ в монооксигеназной цепи окисления в печени.

НАДФН предохраняет ненасыщенные жирные кислоты эритроцитарной мембраны от аномальных взаимодействий с активным кислородом. Кроме того, эритроциты используют реакции ПФП для генерирования больших количеств НАДФН, который необходим для восстановления глутатиона, участвующего в системе обезвреживания активного кислорода, что позволяет поддерживать нормальную степень окисления Fe²⁺ в гемоглобине.

Снабжение клеток рибозо-5-фосфатом для синтеза нуклеотидов, нуклеотидных коферментов и нуклеиновых кислот. Превращение рибонуклеотидов в дезоксирибонуклеотиды также требует НАДФН, поэтому многие быстро пролиферирующие клетки требуют больших количеств НАДФН.

Хотя это не значительная функция ПФП, он принимает участие в метаболизме пищевых пентоз, входящих в состав нуклеиновых кислот пищи и может превращать их углеродный скелет в интермедиаты гликолиза и глюконеогенеза.

Суммарное уравнение ПФП:

глюкозо-6-фосфат + Н₂О + НАДФ⁺  рибозо-5-фосфат + СО₂ + НАДФНН⁺

Некоторые клетки нуждаются в большем количестве НАДФН, по сравнению с рибозо-5-фосфатом, т.е. НАФДН утилизируется, а рибозо-5-фосфат остается в избытке. В таких случаях рибозо-5-фосфат превращается в глицеральдегид-3-фосфат и фруктозо-6-фосфат (второй этап). Этот этап связывает ПФП с гликолизом.

Суммарное уравнение 2-го этапа:

рибозо-5-фосфат + 2 ксилулоза-5-фосфат  2 фруктозо-6-фосфат + глицеральдегид-3-фосфат

Фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат вступают на путь гликолиза.