Lekcija_17._Ruseckaja аэробное окисл угл
.pdfМатериалы для образовательного портала 29.03. 2011 год
Лекция № 17 Тема: «Аэробное окисление глюкозы, стадии процесса, энергетический выход. Челночные
механизмы использования энергии цитоплазматического НАДН2» Лектор: доцент, канд. биол. наук Русецкая Наталья Юрьевна
План:
1.Аэробный путь окисления глюкозы и его энергетика.
2.Челночные механизмы переноса НАДН из цитозоля в матрикс митохондрий.
3.Энергетическая ценность аэробного окисления глюкозы.
1.Аэробный путь окисления глюкозы и его энергетика. Аэробный путь окисления глюкозы происходит в 3 этапа:
1.окисление молекулы глюкозы до 2 молекул пирувата;
2.окислительное декарбоксилирование пирувата (с образованием 2 молекул ацетил-КоА);
3.реакции цикла Кребса, где каждая молекула ацетил-КоА сгорает с образованием 12 АТФ.
1-ый этап. Окисление молекулы глюкозы до 2 молекул пирувата - это первые 10 реакций
гликолиза. Суммарная реакция 1 этапа: Глюкоза + 2 НАД+ + 2 АДФ → 2 пирувата + 2 НАДН + Н+ + 2 АТФ
2-ой этап. Окислительное декарбоксилирование пирувата (с образованием 2 молекул ацетилКоА) происходит в матриксе митохондрий и осуществляется мультиферментным комплексом пируватдегидрогеназой. В его состав входят 3 фермента и 5 коферментов:
1.Пируватдекарбоксилаза – кофермент тиаминпирофосфат (активная форма витамина В1).
2.Дегидролипоилацетилтрансфераза – кофермента: в активном центре – липоевая кислота (витаминоподобное вещество), из матрикса митохондрий используется Коэнзим А (КоА~SH).
3.Дигидролипоилдегидрогеназа – коферменты: в активном центре – ФАД, из матрикса митохондрий
используется – НАД.
Суммарная реакция: 2 Пируват + 2 НАД+ + КоА → 2 ацетил-КоА + 2 НАДН + Н+
Каждый восстановленный НАД в митохондриях отдает протоны и электроны в полную ц.п.э., где образуется 2 х 3 АТФ = 6 АТФ. Таким образом, ценность второго этапа – 6 АТФ.
Эти реакции происходят только в аэробных условиях!
3-ий этап. Реакции цикла Кребса, где каждая молекула ацетил-КоА сгорает с образованием 12 АТФ. Следовательно, энергетический выход третьего этапа (в расчете на молекулу глюкозы) – 2 х 12 АТФ = 24 АТФ
2.Челночные механизмы переноса НАДН из цитозоля в матрикс митохондрий.
Образующийся в ходе аэробного окисления каждый НАДН отдает протоны и электроны в митохондриальную цепь переноса электронов с помощью челночных механизмов (см. наглядный
материал): малат-аспартатного и глицеролфосфатного. В случае малат-аспартатного челнока митохондриальным акцептором протонов и электронов является НАД+, в случае глицерофосфатного
– ФАД+. При работе малат-аспартатного челнока в результате реакций окислительного фосфорилирования, сопряженного с цепью переноса электронов, образуется 3 АТФ (в полной ц.п.э.) или 2 АТФ (в редуцированной ц.п.э.), в случае глицерофосфатного челнока. Следовательно, в результате первого этапа окисления глюкозы образуется 2 АТФ (7-ая и 10-ая реакции гликолиза – субстратное фосфорилирование) + 2 х [3 (или 2)] АТФ при окислении каждого НАДН в ц.п.э. = 8 (или 6) АТФ.
1
Материалы для образовательного портала 29.03. 2011 год
3. Энергетическая ценность аэробного окисления глюкозы:
1 этап – 8 (6) АТФ
2 этап – 6 АТФ
3 этап – 24 АТФ Итого: 38 (36) АТФ
(разница в 2 АТФ зависит от челнока, который переносит протоны и электроны из цитозоля от НАДН, образованного в 6-ой реакции гликолиза в митохондрии в ц.п.э.).
Аэробное окисление глюкозы является главным источником энергии для большинства клеток организма.
2