Как энергия, запасенная в НАД-Н и ФАД-Н2, служит синтезу АТФ?

Ато­мы водорода этих восстановленных соединений транспортируются в мем­браны митохондрий, где они оставля­ют электроны е^- на внутренней сто­роне мембраны, а протоны за счет энергии переноса электронов перено­сятся на наружную поверхность вну­тренней мембраны.

Между наружной и внутренней по­верхностью мембраны возникает раз­ность потенциалов. Во внутренние мембраны митохондрий встроены мо­лекулы фермента, синтезирующего АТФ. Когда разность потенциалов до­стигает определенной величины, про­тоны начинают двигаться через кана­лы в молекуле фермента, и их энер­гия расходуется на синтез АТФ. Внутри митохондрий катионы Н⁺, со­единяясь с анионами О^-, образуют воду.

Таким образом, электроны восста­новленных НАД-Н и ФАД-Н₂ в про­цессе гликолиза и в цикле трикарбоновых кислот при окислении глюко­зы, жирных кислот и некоторых ами­нокислот акцептируются кислородом, а энергия электронов расходуется на образование АТФ.

В результате вос­становления кислорода образуются молекулы воды. В цикле трикарбоновых кислот образуется СО₂ и в це­пи переноса электронов — вода. Это те же конечные продукты, которые образуются при сжигании органиче­ского топлива.

Так используется энергия, запа­сенная в молекуле глюкозы, при до­ступе кислорода. При этом одна мо­лекула глюкозы полностью окисляет­ся до шести молекул СО₂ и шести молекул Н₂О, а энергия ее преобра­зуется в энергию 38 молекул АТФ.

При дефиците кислорода или пол­ном его отсутствии в клетках проис­ходит только гликолиз. Молекула глюкозы расщепляется и окисляется до двух молекул молочной кислоты. Энергии, выделяемой при окислении глюкозы, хватает только на две молекулы АТФ. Это результат неполного окисления глюкозы. Благодаря этому клетки могут некоторое время получать энергию от бескислородного расщепления глюкозы.

Для решения задач по теме «Энергетический обмен»

Бескислородный этап (гликолиз):

С₆ Н₁₂ О₆ + 2Н₃ РО₄ + 2АДФ --» 2 С₃ Н₆ О₃ + 2АТФ + 2Н₂ О

(молочная кислота)

Суммарное уравнение реакций гликолиза:

С₆ Н₁₂ О₆ + 2АДФ +2Ф+ 2НАД⁺ --» 2 С₃ Н₄ О₃ + 2АТФ + 2Н₂ О + 2НАДН

(пируват или ПВК)

Пируват может восстановиться до этилового спирта при спиртовом брожении у дрожжей или в клетке растений, а может превратиться в лактат, как это происходит у некоторых бактерий или в мышцах животных.

СН₃ СОСООН + НАДН --» С₃ Н₆ О₃ + НАД + лактат

Спиртовое брожение:

С₆ Н₁₂ О₆ + 2 Н₃ РО₄ + 2АДФ --» 2 СО₂ + С₂ Н₅ ОН + 2 АТФ + 2 Н₂ О

Этиловый спирт

Кислородный этап (дыхание)

2С₃ Н₆ О₃ + 6 О₂ + 36Н₃ РО₄ + 36АДФ--» 6 СО₂ + 36АТФ + 42 Н₂О

Суммарное уравнение II и III этапа:

С₆ Н₁₂ О₆ + 6 О₂ + 38Н₃ РО₄ + 38АДФ--» 6 СО₂ + 38АТФ + 44 Н₂О