III. Кислородный этап

Локализация: осуществляется в митохондриях (что такое митохондрии? Для кого они характерны?) при участии ферментов (что такое ферменты?).

Сущность:окисление (с участием кислорода) пировиноградной кислоты (ПВК) до углекислого газа и воды с выделением энергии.

Энергия:45% рассеивается в виде тепла, 55% сберегается в виде АТФ (окисление 1 молекулы глюкозы сопровождается синтезом 36 молекул АТФ).

Давайте вспомним, какое строение имеет митохондрия (учащиеся вспоминают структуры, образующие митохондрию).

Нарисуем схематическое увеличенное изображение участка митохондрии, выделенного в красный прямоугольник

По ходу лекции совместно с учащимися осуществляется заполнение данного схематичного рисунка.

1. Продукт гликолиза – ПВК в митохондрии подвергается окислительному декарбоксилированию (отдает СО₂) и преобразуется в ацетил-коферментА. Ацетил-КоА перемещается по ферментативному конвейеру цикла Кребса (цикла трикарбоновых кислот), в ходе которого отщепляется Н, захватываемый коферментами НАД и ФАД (флавинадениндинуклеотид). При этом НАД и ФАД восстанавливаются. За счет выделяющейся энергии синтезируется 2 молекулы АТФ.

2. Атомы водорода, акцептированные НАД и ФАД перемещаются по многоступенчатой цепи переносчиков (дыхательная цепь) и отдают свою энергию на синтез АТФ из АДФ.

1. Атомы водорода отщепляются от НАД·Н+Н⁺ и ФАД·Н+Н⁺, захватываются молекулами-переносчиками, встроенными во внутреннюю мембрану митохондрий и там окисляются:

Н → Н⁺ + е

2. Протоны выносятся переносчиками на наружную поверхность крист (что такое кристы?) и накапливаются, создавая протонный резервуар и заряжая наружную сторону внутренней мембраны митохондрий «+».

3. е атомов водорода возвращаются по цепи дыхательных ферментов в матрикс и присоединяются к атомам кислорода (кислород поступает из внешней среды за счет внешнего дыхания), которые приобретают «» заряд.

½ О₂ + е → О^2

Т.о., на внутренней мембране митохондрий создается разность потенциалов. По достижении 200 мВ начинает действовать протонный канал в молекуле фермента АТФ-синтетазы, встроенной во внутреннюю мембрану митохондрий.

4. При прохождении протонов по протонному каналу в матрикс митохондрий создается высокий уровень энергии, большая часть которой идет на синтез АТФ. Т.к. этот синтез в данном случае сопряжен с окислением и потреблением кислорода, он носит название – окислительное фосфорилирование.

34АДФ + 34Н₃РО₄ + Е → 34АТФ + 34Н₂О

5. Протоны соединяются с «» заряженными частицами кислорода с образованием воды.

2Н⁺ + О^2→ Н₂О

По ходу лекции на доске и в тетрадях учащихся должна возникнуть таким образом заполненная схема.

Т.о., в ходе кислородного этапа дыхания синтезируется 36 молекул АТФ (2 в ходе цикла Кребса и 34 в ходе окислительного фосфорилирования), т.е. данный этап в 18 раз эффективнее бескислородного этапа.

Суммарное уравнение аэробного дыхания (бескислородный и кислородный этапы)

Ферменты

С₆Н₁₂О₆ +6О₂ + 38АДФ + 38Н₃РО₄ 6СО₂ + 44Н₂О + 38 АТФ

Т.о, аэробное дыхание эффективнее анаэробного в 19 раз!!!

Для решения задач по энергетическому обмену пользуются упрощенным уравнением реакции:

Ферменты

С₆Н₁₂О₆ +6О₂ 6СО₂ + 6Н₂О