Аеробна фаза дихання - Студопедія
Аеробний катаболізм глюкози (дихання) включає три стадії (рис. 38).
На першій стадії з молекул, що окислюються, глюкози, жирних кислот і деяких амінокислот утворюються двовуглецеві фрагменти — ацетильні групи, які потім входять до складу ацетил-коферменту А.
На другій стадії ці ацетильні групи входять до циклу лимонної кислоти, в якому вони ферментативним шляхом розщеплюються з утворенням високоенергетичних атомів (протонів та електронів) водню та вивільненням двох молекул діоксиду вуглецю. Останні є кінцевим продуктом окислення органічної речовини в процесі дихання.
Мал. 38. Три стадії дихання
На третій стадії водень у вигляді протонів і багатих на енергію електронів передається по ланцюгу перенесення електронів на молекулярний кисень атмосфери. В результаті відбувається утворення АТР (окисне фосфорилювання), а кисень відновлюється до води.
Утворення ацетилу, активованого коферментом А, з піровиноградної кислоти здійснюється піруватдегідрогеназним комплексом.
Окислювальне декарбоксилювання у фізіологічних умовах – незворотний процес.
Ацетил-СоА є вихідною сполукою для синтезу жирних кислот і стероїдів з вуглеводів, а також служить ацетилюючим агентом, що використовується для різноманітних синтетичних процесів у живій клітині.
Цикл лимонної кислоти. Цикл лимонної кислоти, або цикл Кребса (інша назва цикл трикарбонових кислот), це циклічний процес (рис. 39). Цикл містить 8 реакцій.
1.Конденсація ацетил-СоА з щавлево-оцтовою кислотою:
У цій реакції метильний вуглець ацетильної групи ацетил-СоА зв'язується з карбоксильною групою щавлево-оцтової кислоти,при цьому звільняється кофермент А. Каталізатор цієї реакції є цитратсинтаза.
2.Перетворення лимонної кислоти в ізолімонну:
Лимонна кислота перетворюється на ізолімонну через утворенняцис-аконітової кислоти під дією ферменту аконітази, яка каталізує оборотне приєднання води.
Мал. 39. Цикл Кребса (схема реакцій):
3.Окислювальне декарбоксилювання ізолімонної кислоти:
Реакція каталізується ізоцитратдегідрогеназою. Як проміжне з'єднання утворюється щавлево-бурштинова кислота, міцно пов'язана з ферментом.
4.Окислювальне декарбоксилюванняa-кетоглутарату:
Ця реакція аналогічна окислювальному декарбоксилювання піровиноградної кислоти. Одночасно з дегідруванням відбувається декарбоксилювання a-кетоглутарату. У цій реакції карбоксильна група, прилегла до карбонільної, виділяється у вигляді СО2. Цей вуглець належить щавлево-оцтовій кислоті.
5.Перетворення сукциніл-СоА на сукцинат:
Сукциніл-СОА є високоенергетичним з'єднанням. При гідролізі тіоефірного зв'язку в його складі виділяється енергія, що накопичується в гуанозинтрифосфаті (GTP).
Енергія, що міститься в GTP, використовується для синтезу АТР.
6.Дегідрування сукцинату:
Окислення сукцинату каталізується сукцинатдегідрогенази, єдиною реакцією дегідрування, в якій бере участь не NAD + , а FAD.
7.Гідратація фумарової кислоти:
Ця реакція стереоспецифічна щодо приєднання -Н і -ОН води за подвійним зв'язком фумарату і призводить до утворення тільки L-форми яблучної кислоти.
8.Регенерація щавлево-оцтової кислоти:
Цією реакцією цикл лимонної кислоти, або цикл Кребса повністю завершується, і регенерований оксалоацетат може конденсуватися з новою молекулою ацетил-СоА.
Щавлево-оцтова кислота утворюється при карбоксилюванні піровиноградної кислоти:
Проміжні продукти циклу лимонної кислоти використовуються клітиною як попередники при синтезі багатьох біомолекул — амінокислот, жирних кислот, а також терпенів, вітамінів та багатьох інших.
Окислювальне фосфорилювання. Майже вся енергія, одержувана на ранніх етапах окислення субстратів (вуглеводів або інших сполук), спочатку запасається у формі високоенергетичних електронів, які переносяться NADH + H + і FAD 2H. Лише пізніше, в дихальному ланцюзі, ці електрони взаємодіють з молекулярним киснем, вивільняючи енергію, використовувану ферментами внутрішньої мембрани мітохондрій синтезу АТР з ADP і неорганічного ортофосфату. Ці реакції синтезу АТР проходять у дихальному ланцюгу і отримали назвуокислювального фосфорилювання.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:
Вимкніть adBlock! і оновіть сторінку (F5)дуже потрібно