rukav22.ru
Клеточное дыхание – важный процесс, обеспечивающий организм живых существ энергией для выживания. Этот процесс происходит внутри митохондрий – органелл клетки, которые называются «энергетическими заводами». Клеточное дыхание состоит из трех стадий: гликолиза, цикла Кребса и фосфорилирования. Рассмотрим вторую стадию – цикл Кребса, который также называется трикарбоновыми кислотами.
Цикл Кребса – это сложный химический процесс, который происходит в митохондриях клеток в присутствии кислорода. На этой стадии продукты первой стадии клеточного дыхания, глюкоза и пир
Вторая стадия клеточного дыхания: анаэробный гликолиз
На этой стадии молекула глюкозы, состоящая из 6 углеродных атомов, разлагается на две молекулы пируватной кислоты. В процессе анаэробного гликолиза глюкоза подвергается ряду химических превращений, сопровождающихся образованием небольшого количества энергии и молекул АТФ.
Гликолиз состоит из десяти этапов, которые происходят последовательно. В результате этих реакций происходит окисление молекулы глюкозы, а также образование двух молекул НАДН – коферментов, необходимых для последующего шага клеточного дыхания, а именно оксидативного фосфорилирования.
Окончательный продукт анаэробного гликолиза – пируватная кислота, которая может быть дальше использована в цикле Кребса, если условия окисления находятся в аэробном состоянии и наличествуют митохондрии. В случае отсутствия кислорода пируватная кислота может претерпеть дальнейшее превращение в лактат или спирт в процессе молочнокислого или спиртового брожения.
В целом, анаэробный гликолиз является важным этапом клеточного дыхания, обеспечивая клетке молекулы АТФ и передавая продукты этой стадии следующей фазе клеточного дыхания – оксидативному фосфорилированию.
Разложение глюкозы на пирогруват
Вторая стадия клеточного дыхания начинается после гликолиза и происходит в митохондриях клеток. На этом этапе происходит разложение глюкозы на пирогруват.
Глюкоза, которая была образована в процессе гликолиза, входит во внутреннюю оболочку митохондрии, а затем претерпевает ряд реакций, результатом которых является образование пирогрувата.
Этап разложения глюкозы на пирогруват представляет собой серию химических реакций, сопровождающихся выделением энергии в виде АТФ. Когда молекула глюкозы окисляется, она расщепляется на два молекулы пирогрувата при образовании двух молекул АТФ и двух молекул НАДН.
Этот процесс называется окислительным декарбоксилированием, так как в ходе реакции происходит окисление глюкозы и удаление одной молекулы углекислого газа — декарбоксилации.
Далее, пирогруват может быть использован в аэробных условиях для получения дополнительной энергии в цикле Кребса, или последующей окислительной фосфорилировкой. В анаэробных условиях пирогруват претерпевает ферментативное окисление, превращаясь в лактат или алкоголь, что позволяет клеткам получить некоторое количество энергии без осуществления дыхания.
Образование НАДН
На второй стадии клеточного дыхания, так называемом цикле Кребса, образуется никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и его фосфатная форма (НАДФ). НАД представляет собой кофермент, необходимый для множества окислительных реакций в организмах. В процессе цикла Кребса, НАД образуется из никотинамидадениндинуклеотида (НАДГ).
Важно отметить, что процесс образования НАД происходит как в митохондриях, так и в цитоплазме клетки. В митохондриях, НАД образуется из динуклеотида никотинамидадениндинуклеотида (NAD+) и водорода, который освобождается во время окисления пиривиноград ферментом дегидрогеназой пиривинограда. В цитоплазме, НАД образуется из никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ) путь двух ферментов: НАДФ-дезидрогеназа и глюкоза-6-фосфатдегидрогеназа.
Превращение пирогрувата в ацетил-КоА
Вторая стадия клеточного дыхания начинается с превращения пирогрувата в ацетил-КоА. После образования пирогрувата в результате гликолиза, он перемещается из цитоплазмы в митохондрии. Пирогруват вступает в реакцию декарбоксилирования, в результате которой отщепляется CO2, и образуется ацетил-КоА.
Процесс превращения пирогрувата в ацетил-КоА происходит в несколько этапов. Сначала пирогруват окисляется и превращается в ацетальдегид. Затем ацетальдегид окисляется при помощи ферментов и превращается в ацетил-КоА. В данной реакции участвует комплекс ферментов, называемый пирогратдегидрогеназой.
| Реакция | Вещества, участвующие в реакции | Продукты реакции |
|---|---|---|
| Дегидрирование пирогрувата | Пирогруват, кофермент А | Ацетальдегид, СО2, восстановленный кофермент А |
| Окисление ацетальдегида | Ацетальдегид, НАД+ | Ацетил-КоА, NADH + H+ |
Процесс превращения пирогрувата в ацетил-КоА является ключевым шагом в клеточном дыхании, так как ацетил-КоА дальше будет использоваться в цикле Кребса для генерации энергии в форме АТФ.
Выделение энергии при окислении ацетил-КоА в цикле Кребса
На второй стадии клеточного дыхания происходит выделение энергии при окислении ацетил-КоА в цикле Кребса, также известном как цикл трикарбоновых кислот или цикл Кребса-Хенслейта.
Цикл Кребса является важной метаболической маршрутом, который происходит в митохондриях живых клеток. Он играет основную роль в производстве энергии и является ключевым элементом аэробного метаболизма.
Цикл Кребса начинается с ацетил-КоА, который образуется в результате окисления пир