Этапы энергетического обмена.

    Основным источником АТФ является глюкоза. Энергетический обмен идет в два этапа.

Бескислородный (анаэробный) этап. На первом этапе идет гликолиз-постепенное расщепление глюкозы, протекает в цитоплазме клеток.

C6H12O6→2C3H6O3

ГЛЮКОЗА        МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА

Реакция катализируется 11 ферментами, образующих цепь, в которой продукт реакции, ускоряемой предшествующим ферментом, является субстратом для последующего.

C6H12O6 + 2H3PO4 + 2АДФ→ 2C3H6O3 + 2АТФ + 2Н2О

ГЛЮКОЗА                                                            МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА

Большая часть молочной кислоты, образующейся в мышце, вымывается в кровяное русло. Далее молочная кислота транспортируется к печени и почкам, где она почти полностью перерабатывается в глюкозу и гликоген. Незначительная часть молочной кислоты вновь превращается в пировиноградную кислоту, которая в аэробных условиях окисляется до конечных продуктов обмена. В ходе гликолиза при расщеплении 1 моль глюкозы выделяется 200 кДж энергии, но 60% ее рассеивается в виде теплоты.

Кислородный (аэробный) этап протекает в митохондриях. Процесс окисления пировиноградной кислоты до простых соединений называется окислительным декарбоксилированием пировиноградной кислоты. Катализирует этот процесс мультиэнзимный комплекс, который называется пируватдегидрогеназным комплексом. В состав этого комплекса входят три фермента, и пять коферментов. Процесс этот, как и гликолиз является многостадийным. Постепенное окисление пировиноградной кислоты при помощи переносчиков свободных электронов и ионов водорода приводит к образованию макроэргического вещества ацетил-КОА. Ацетил-КОА иначе можно назвать активной формулой уксусной кислоты. Электроны в составе молекул органических соединений обладают большим запасом энергии, так как находятся на высоких энергетических уровнях. При ступенчатом переносе электронов выделяется небольшое количество энергии, которое рассеивается во внешнюю среду, не повреждая чувствительных белков и других веществ клетки. Освобождение коэнзима А от ацетильного радикала происходит при включении его в амфиболический цикл, который называется циклом ди- и трикарбоновых кислот (цикл Кребса). В результате функционирования цикла Кребса происходит полный аэробный распад ацетильного радикала до углекислого газа и воды:

2С3Н6О3+6О2+36Н3РО4→36АТФ+6СО2+6Н2О

Кроме того, необходимо помнить, что две молекулы АТФ запасаются в ходе бескислородного этапа. Таким образом, суммарно энергетический обмен клетки в случае распада глюкозы можно записать так:

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

Условия, необходимые для протекания кислородных процессов.

• Наличие метохондриальных мембран, так как решающую роль играют процессы, происходящие на них.
• Целостность метохондриальных мембран.
• Наличие ферментов, переносчиков НАДФ и ФАД.
• Наличие кислорода.
• Постепенное окисление: молочная кислота→ пировиноградная кислота→ ацетил-КОА→   щавелево-янтарная кислота→ янтарная кислота→ яблочная кислота→ щавелево-уксусная кислота→ лимонная кислота и так далее.