Pitäisi harkita:

• Reaktiot, jotka liittyvät ATP:n ja GTP:n kustannuksiin tai muodostumiseen;
• NADH:ta ja FADH 2:ta tuottavat reaktiot ja niiden käyttö;
• Koska glukoosi muodostaa kaksi trioosia, kaikkia GAF-dehydrogenaasireaktion alla muodostuneita yhdisteitä muodostuu kaksinkertainen määrä (suhteessa glukoosiin).

ATP:n laskeminen anaerobisessa hapetuksessa

Energian muodostumiseen ja kulutukseen liittyvät glykolyysikohdat

Valmisteluvaiheessa glukoosin aktivoimiseen käytetään 2 ATP-molekyyliä, joista kunkin fosfaatti on trioosi-glyseraldehydifosfaatissa ja dihydroksiasetonifosfaatissa.

Seuraava toinen vaihe sisältää kaksiä, joista jokainen hapettuu pyruvaaiksi muodostaen 2 ATP-molekyyliä seitsemännessä ja kymmenennessä reaktiossa - substraatin fosforylaatioreaktioissa. Näin ollen yhteenvetona saamme, että matkalla glukoosista pyruvaattiin muodostuu 2 ATP-molekyyliä puhtaassa muodossa.

On kuitenkin pidettävä mielessä viides,naasireaktio, josta NADH vapautuu. Jos olosuhteet ovat anaerobiset, sitä käytetääna, jossa se hapettuu muodostaen laktaatin eikä osallistu ATP:n tuotantoon.

Anaerobisen glukoosin hapettumisen energiavaikutuksen laskeminen

Aerobinen hapetus

Energiantuotantoon liittyvät glukoosin hapettumiskohdat

Jos solussa on happea, niin glykolyysistä peräisin oleva NADH lähetetään mitokondrioihin (sukkulajärjestelmiin), oksidatiiviseen fosforylaatioprosesseihin, ja siellä sen hapettuminen tuo osinkoja kolmen ATP-molekyylin muodossa.

Aerobisissa olosuhteissa glykolyysissä muodostunut pyruvaatti muuttuu PVC-dehydrogenaasikompleksissa asetyyli-S-CoA:ksi, jolloin muodostuu 1 NADH-molekyyli.

Asetyyli-S-CoA osallistuu TCA:han ja hapettuessaan antaa 3 NADH-molekyyliä, 1 FADH2-molekyyliä, 1 GTP-molekyyliä. NADH- ja FADH2-molekyylit siirtyvät hengitysketjuun, jossa niiden hapettuessa muodostuu yhteensä 11 ATP-molekyyliä. Yleensä yhden asetoryhmän palamisen aikana TCA:ssa muodostuu 12 ATP-molekyyliä.

Yhteenvetona "glykolyyttisen" ja "pyruvaattidehydrogenaasin" NADH:n, "glykolyyttisen" ATP:n hapettumisen tulokset, TCA:n energiasaanto ja kertomalla kaikki kahdella, saadaan 38 ATP-molekyyliä.

Voimme määritellä ATP-molekyylien kokonaismäärä, joka muodostuu yhden glukoosimolekyylin hajoamisen aikana optimaalisissa olosuhteissa.
1. Glykolyysin aikana Muodostuu 4 ATP-molekyyliä: 2 ATP-molekyyliä kuluu glukoosin fosforylaation ensimmäisessä vaiheessa, mikä on välttämätöntä glykolyysiprosessin kulkua varten, netto-ATP-tuotanto glykolyysin aikana on 2 ATP-molekyyliä.

2. Lopulta sitruunahappokierto ATP:tä syntyy 1 molekyyli. Kuitenkin johtuen siitä tosiasiasta, että 1 glukoosimolekyyli jakautuu 2 palorypälehappomolekyyliksi, joista jokainen käy läpi Krebsin syklin kierron, saadaan ATP:n nettosaanto yhtä glukoosimolekyyliä kohti, joka vastaa 2 ATP-molekyyliä.

3. Glukoosin täydellinen hapettuminen glykolyysiprosessin ja sitruunahapposyklin yhteydessä muodostuu yhteensä 24 vetyatomia, joista 20 hapettuu kemoosmoottisen mekanismin mukaisesti vapauttaen 3 ATP-molekyyliä jokaista 2 vetyatomia kohden. Tuloksena on vielä 30 ATP-molekyyliä.

4. Neljä jäljellä olevaa atomia vetyä vapautuu dehydrogenaasien vaikutuksesta ja se on mukana mitokondrioiden kemoosmoottisen hapettumisen syklissä ensimmäisen vaiheen lisäksi. Kahden vetyatomin hapettumiseen liittyy 2 ATP-molekyylin tuotanto, jolloin syntyy 4 ATP-molekyyliä.

Laittamalla kaikki yhteen tuloksena olevia molekyylejä, saamme 38 ATP-molekyyliä suurimmaksi mahdolliseksi määräksi, kun 1 glukoosimolekyyli hapetetaan hiilidioksidiksi ja vedeksi. Siksi 456 000 kaloria voidaan varastoida ATP:n muodossa 686 000 kalorista, jotka saadaan 1 gramman glukoosimolekyylin täydellisestä hapettumisesta. Tämän mekanismin tarjoama energian muunnosteho on noin 66 %. Loput 34 % energiasta muunnetaan lämmöksi, eivätkä solut voi käyttää sitä tiettyjen toimintojen suorittamiseen.

Energian vapautuminen glykogeenista

Jatkuva energian vapautuminen glukoosista kun solut eivät tarvitse energiaa, se olisi liian tuhlaava prosessi. Glykolyysiä ja sitä seuraavaa vetyatomien hapettumista valvotaan jatkuvasti ATP:n solujen tarpeiden mukaisesti. Tätä ohjausta harjoittavat lukuisat säätöjen takaisinkytkentämekanismien muunnelmat kemiallisten reaktioiden aikana. Tärkeimpiä tämän tyyppisiä vaikutuksia ovat ADP:n ja ATP:n pitoisuudet, jotka säätelevät kemiallisten reaktioiden nopeutta energianvaihtoprosessien aikana.

Yksi tärkeimmistä tavoista joka mahdollistaa ATP:n säätelevän energia-aineenvaihduntaa, on fosfofruktokinaasin esto. Tämä entsyymi varmistaa fruktoosi-1,6-difosfaatin muodostumisen - yhden glykolyysin alkuvaiheista, joten ylimääräisen ATP:n vaikutus solussa on glykolyysin esto tai jopa pysähtyminen, mikä puolestaan ​​​​johtaa estoon. hiilihydraattiaineenvaihduntaa. ADP:llä (sekä AMP:lla) on päinvastainen vaikutus fosfofruktokinaasiin, mikä lisää merkittävästi sen aktiivisuutta. Kun kudokset käyttävät ATP:tä energian tuottamiseen useimpiin solujen kemiallisiin reaktioihin, tämä vähentää fosfofruktokinaasin entsyymin estoa, ja lisäksi sen aktiivisuus lisääntyy samanaikaisesti ADP-pitoisuuden lisääntymisen kanssa. Tämän seurauksena käynnistetään glykolyysiprosessit, jotka johtavat solujen ATP-varantojen palautumiseen.

Toinen tapa sitraattien välittämä kontrolli muodostuu sitruunahappokierrossa. Näiden ionien ylimäärä vähentää merkittävästi fosfofruktokinaasin aktiivisuutta, mikä estää glykolyysiä ylittämästä pyruviinihapon käyttönopeutta, joka muodostuu sitruunahappokierrossa tapahtuvan glykolyysin seurauksena.

Kolmas tapa, käyttö joka ATP-ADP-AMP-järjestelmä voi hallita hiilihydraattien aineenvaihduntaa ja hallita energian vapautumista rasvoista ja proteiineista, on seuraava. Palatessaan erilaisiin kemiallisiin reaktioihin, jotka toimivat energian vapauttamisena, voimme nähdä, että jos kaikki käytettävissä oleva AMP on jo muunnettu ATP:ksi, ATP:n lisääminen tulee mahdottomaksi. Tämän seurauksena kaikki ravintoaineiden (glukoosi, proteiinit ja rasvat) käyttöprosessit energian saamiseksi ATP:n muodossa pysähtyvät. Vasta sen jälkeen, kun muodostunutta ATP:tä on käytetty solujen energialähteenä tarjoamaan erilaisia ​​fysiologisia toimintoja, äskettäin ilmestyneet ADP ja AMP käynnistävät energiantuotantoprosessit, joiden aikana ADP ja AMP muunnetaan ATP:ksi. Tämä reitti ylläpitää automaattisesti tiettyjen ATP-varantojen säilymistä, paitsi äärimmäisen solutoiminnan tapauksissa, kuten raskaan fyysisen rasituksen aikana.

Tässä artikkelissa tarkastelemme, kuinka glukoosi hapetetaan. Hiilihydraatit ovat polyhydroksikarbonyylityyppisiä yhdisteitä sekä niiden johdannaisia. Tyypillisiä piirteitä ovat aldehydi- tai ketoniryhmien ja vähintään kahden hydroksyyliryhmän läsnäolo.

Rakenteensa mukaan hiilihydraatit jaetaan monosakkarideihin, polysakkarideihin, oligosakkarideihin.

Monosakkaridit

Monosakkaridit ovat yksinkertaisimpia hiilihydraatteja, joita ei voida hydrolysoida. Riippuen siitä, mikä ryhmä on koostumuksessa läsnä - aldehydi tai ketoni, aldoosit eristetään (näihin kuuluvat galaktoosi, glukoosi, riboosi) ja ketoosit (ribuloosi, fruktoosi).

Oligosakkaridit

Oligosakkaridit ovat hiilihydraatteja, joiden koostumuksessa on kahdesta kymmeneen monosakkaridialkuperää olevaa tähdettä, jotka on yhdistetty glykosidisilla sidoksilla. Monosakkariditähteiden lukumäärästä riippuen erotetaan disakkaridit, trisakkaridit ja niin edelleen. Mitä syntyy, kun glukoosi hapetetaan? Tästä keskustellaan myöhemmin.

Polysakkaridit

Polysakkaridit ovat hiilihydraatteja, jotka sisältävät yli kymmenen monosakkaridijäännöstä, jotka on yhdistetty glykosidisilla sidoksilla. Jos polysakkaridin koostumus sisältää samat monosakkaridijäännökset, sitä kutsutaan homopolysakkaridiksi (esimerkiksi tärkkelys). Jos tällaiset tähteet ovat erilaisia, sitten heteropolysakkaridilla (esimerkiksi hepariinilla).

Mikä on glukoosin hapettumisen merkitys?

Hiilihydraattien tehtävät ihmiskehossa

Hiilihydraatit suorittavat seuraavat päätoiminnot:

1. Energiaa. Hiilihydraattien tärkein tehtävä, koska ne toimivat kehon pääasiallisena energialähteenä. Niiden hapettumisen seurauksena yli puolet ihmisen energiantarpeesta täyttyy. Yhden gramman hiilihydraattien hapettumisen seurauksena vapautuu 16,9 kJ.
2. Varata. Glykogeeni ja tärkkelys ovat ravinteiden varastoinnin muoto.
3. Rakenteellinen. Selluloosa ja jotkut muut polysakkaridiyhdisteet muodostavat vahvan rungon kasveissa. Lisäksi ne yhdessä lipidien ja proteiinien kanssa ovat kaikkien solujen biokalvojen komponentti.
4. Suojaava. Happamilla heteropolysakkarideilla on biologisen voiteluaineen rooli. Ne reunustavat toisiaan koskettavien ja hankaavien nivelten pintoja, nenän limakalvoja ja ruoansulatuskanavaa.
5. Antikoagulantti. Hiilihydraatilla, kuten hepariinilla, on tärkeä biologinen ominaisuus, nimittäin se estää veren hyytymistä.
6. Hiilihydraatit ovat hiilen lähde, jota tarvitaan proteiinien, lipidien ja nukleiinihappojen synteesiin.

Glykolyyttisen reaktion laskennassa on otettava huomioon, että jokainen toisen vaiheen vaihe toistetaan kahdesti. Tästä voidaan päätellä, että ensimmäisessä vaiheessa kuluu kaksi ATP-molekyyliä ja toisessa vaiheessa muodostuu 4 ATP-molekyyliä substraattityyppisellä fosforylaatiolla. Tämä tarkoittaa, että kunkin glukoosimolekyylin hapettumisen seurauksena solu kerääntyy kaksi ATP-molekyyliä.

Olemme tarkastelleet glukoosin hapettumista hapen vaikutuksesta.

Anaerobinen glukoosin hapettumisreitti

Aerobinen hapetus on hapetusprosessi, jossa vapautuu energiaa ja joka etenee hapen läsnä ollessa, joka toimii viimeisenä vedyn vastaanottajana hengitysketjussa. Luovuttaja on koentsyymien pelkistetty muoto (FADH2, NADH, NADPH), joita muodostuu substraatin hapettumisen välireaktion aikana.

Aerobinen dikotominen tyyppinen glukoosin hapetusprosessi on pääasiallinen glukoosin katabolian reitti ihmiskehossa. Tämän tyyppinen glykolyysi voidaan suorittaa kaikissa ihmiskehon kudoksissa ja elimissä. Tämän reaktion seurauksena glukoosimolekyyli hajoaa vedeksi ja hiilidioksidiksi. Vapautunut energia varastoidaan sitten ATP:hen. Tämä prosessi voidaan karkeasti jakaa kolmeen vaiheeseen:

1. Prosessi, jossa glukoosimolekyyli muunnetaan pyruviinihappomolekyylien pariksi. Reaktio tapahtuu solun sytoplasmassa ja on spesifinen glukoosin hajoamisreitti.
2. Asetyyli-CoA:n muodostumisprosessi pyruviinihapon oksidatiivisen dekarboksyloinnin seurauksena. Tämä reaktio tapahtuu solun mitokondrioissa.
3. Asetyyli-CoA:n hapetusprosessi Krebsin syklissä. Reaktio tapahtuu solun mitokondrioissa.

Tämän prosessin jokaisessa vaiheessa muodostuu pelkistettyjä koentsyymejä, jotka hapetetaan hengitysketjun entsyymikompleksien kautta. Tämän seurauksena ATP:tä muodostuu glukoosin hapettumisen aikana.

Koentsyymien muodostuminen

Aerobisen glykolyysin toisessa ja kolmannessa vaiheessa muodostuvat koentsyymit hapetetaan suoraan solujen mitokondrioissa. Samanaikaisesti tämän kanssa NADH:lla, joka muodostui solun sytoplasmaan aerobisen glykolyysin ensimmäisen vaiheen reaktion aikana, ei ole kykyä tunkeutua mitokondrioiden kalvojen läpi. Vety siirtyy sytoplasmisesta NADH:sta solun mitokondrioihin sukkulasykleillä. Näistä sykleistä voidaan erottaa tärkein - malaatti-aspartaatti.

Sitten sytoplasmisen NADH:n avulla oksaloasetaatti pelkistetään malaatiksi, joka vuorostaan ​​tunkeutuu solun mitokondrioihin ja hapetetaan sitten mitokondrioiden NAD:n vähentämiseksi. Oksaloasetaatti palaa solun sytoplasmaan aspartaatin muodossa.

Glykolyysin muunnetut muodot

Glykolyysin kulkuun voi lisäksi liittyä 1,3- ja 2,3-bifosfoglyseraattien vapautumista. Samanaikaisesti 2,3-bisfosfoglyseraatti voi biologisten katalyyttien vaikutuksesta palata glykolyysiprosessiin ja muuttaa sitten muotonsa 3-fosfoglyseraatiksi. Näillä entsyymeillä on erilaisia ​​rooleja. Esimerkiksi hemoglobiinissa oleva 2,3-bifosfoglyseraatti edistää hapen siirtymistä kudoksiin samalla kun se edistää dissosiaatiota ja alentaa hapen ja punasolujen affiniteettia.

Johtopäätös

Monet bakteerit voivat muuttaa glykolyysin muotoa sen eri vaiheissa. Tässä tapauksessa on mahdollista vähentää niiden kokonaismäärää tai muuttaa näitä vaiheita erilaisten entsymaattisten yhdisteiden vaikutuksesta. Joillakin anaerobeilla on kyky hajottaa hiilihydraatteja muilla tavoilla. Useimmilla termofiileillä on vain kaksi glykolyyttistä entsyymiä, erityisesti enolaasi ja pyruvaattikinaasi.

Tutkimme, kuinka glukoosin hapettumisprosessi etenee elimistössä.

Vaihe 1 - valmistelu

Polymeerit → monomeerit

Vaihe 2 - glykolyysi (happiton)

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2H 3 RO 4 \u003d 2C 3 H 6 O 3 + 2ATP + 2 H 2 O

Vaihe - happi

2C 3 H 6 O 3 + 6O 2 + 36 ADP + 36 H 3 RO 4 \u003d 6CO 2 + 42 H 2 O + 36 ATP

Yhteenvetoyhtälö:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2+ 38ADP + 38H 3 RO 4 \u003d 6CO 2 + 44 H 2 O + 38 ATP

TEHTÄVÄT

1) Hydrolyysiprosessissa muodostui 972 ATP-molekyyliä. Määritä, kuinka monta glukoosimolekyyliä on pilkottu ja kuinka monta ATP-molekyyliä on muodostunut glykolyysin ja täydellisen hapettumisen seurauksena. Selitä vastaus.

Vastaus:1) hydrolyysin aikana (happivaihe) yhdestä glukoosimolekyylistä muodostuu 36 ATP-molekyyliä, joten hydrolyysi on käynyt läpi: 972: 36 = 27 glukoosimolekyyliä;

2) glykolyysin aikana yksi glukoosimolekyyli hajoaa 2 PVC-molekyyliksi, jolloin muodostuu 2 ATP-molekyyliä, joten ATP-molekyylien lukumäärä on: 27 x 2 = 54;

3) yhden glukoosimolekyylin täydellisen hapettumisen yhteydessä muodostuu 38 ATP-molekyyliä, joten 27 glukoosimolekyylin täydellisellä hapetuksella muodostuu 27 x 38 \u003d 1026 ATP-molekyyliä (tai 972 + 54 \u0203d).

2) Kumpi kahdesta käymistyypistä - alkoholi vai maitohappo - on energeettisesti tehokkaampaa? Laske tehokkuus kaavalla:

3) maitohappokäymisen tehokkuus:

4) alkoholikäyminen on energisesti tehokkaampaa.

3) Kaksi glukoosimolekyyliä kävi läpi glykolyysin, vain yksi hapettui. Määritä muodostuneiden ATP-molekyylien ja vapautuneiden hiilidioksidimolekyylien lukumäärä tässä tapauksessa.

Ratkaisu:

Ratkaisussa käytämme energia-aineenvaihdunnan 2. vaiheen (glykolyysi) ja 3. vaiheen (happi) yhtälöitä.

Yhden glukoosimolekyylin glykolyysi tuottaa 2 ATP-molekyyliä ja hapettuu 36 ATP-molekyyliä.

Ongelman tilanteen mukaan 2 glukoosimolekyyliä kävi glykolyysin läpi: 2∙× 2=4, ja vain yksi molekyyli hapettui

4+36=40 ATP.

Hiilidioksidia muodostuu vasta vaiheessa 3, kun yksi glukoosimolekyyli hapetetaan täydellisesti, muodostuu 6 CO 2

Vastaus: 40 ATP; CO 2 .- 6

4) Glykolyysiprosessissa muodostui 68 molekyyliä palorypälehappoa (PVA). Määritä kuinka monta glukoosimolekyyliä pilkkoutui ja kuinka monta ATP-molekyyliä muodostui täydellisen hapettumisen aikana. Selitä vastaus.

Vastaus:

1) glykolyysin aikana (happivapaa katabolian vaihe) yksi glukoosimolekyyli lohkeaa ja muodostuu 2 PVC-molekyyliä, joten glykolyysi on käynyt läpi: 68: 2 = 34 glukoosimolekyyliä;

2) yhden glukoosimolekyylin täydellisen hapettumisen yhteydessä muodostuu 38 ATP-molekyyliä (2 molekyyliä glykolyysin aikana ja 38 molekyyliä hydrolyysin aikana);

3) Kun 34 glukoosimolekyyliä hapetetaan täydellisesti, muodostuu 34 x 38 = 1292 ATP-molekyyliä.

5) Glykolyysiprosessissa muodostui 112 molekyyliä palorypälehappoa (PVA). Kuinka monta glukoosimolekyyliä on pilkottu ja kuinka monta ATP-molekyyliä muodostuu glukoosin täydellisen hapettumisen aikana eukaryoottisoluissa? Selitä vastaus.

Selitys. 1) Glykolyysiprosessissa, kun 1 glukoosimolekyyli hajoaa, muodostuu 2 molekyyliä palorypälehappoa ja energiaa vapautuu, mikä riittää 2 ATP-molekyylin synteesiin.

2) Jos muodostui 112 molekyyliä palorypälehappoa, niin 112:2 = 56 glukoosimolekyyliä pilkkoutui.

3) Täydellisen hapettumisen yhteydessä glukoosimolekyyliä kohti muodostuu 38 ATP-molekyyliä.

Siksi 56 glukoosimolekyylin täydellisen hapettumisen yhteydessä muodostuu 38 x 56 \u003d 2128 ATP-molekyyliä

6) Katabolismin happivaiheen aikana muodostui 1368 ATP-molekyyliä. Määritä, kuinka monta glukoosimolekyyliä pilkkoutui ja kuinka monta ATP-molekyyliä muodostui glykolyysin ja täydellisen hapettumisen seurauksena? Selitä vastaus.

Selitys.

7) Katabolismin happivaiheen aikana muodostui 1368 ATP-molekyyliä. Määritä, kuinka monta glukoosimolekyyliä pilkkoutui ja kuinka monta ATP-molekyyliä muodostui glykolyysin ja täydellisen hapettumisen seurauksena? Selitä vastaus.

Selitys. 1) Energian aineenvaihduntaprosessissa yhdestä glukoosimolekyylistä muodostuu 36 ATP-molekyyliä, joten 1368: 36 = 38 glukoosimolekyyliä läpikäytiin glykolyysi ja sitten täydellinen hapetus.

2) Glykolyysin aikana yksi glukoosimolekyyli hajoaa 2 PVC-molekyyliksi, jolloin muodostuu 2 ATP-molekyyliä. Siksi glykolyysin aikana muodostuneiden ATP-molekyylien lukumäärä on 38 × 2 = 76.

3) Yhden glukoosimolekyylin täydellisen hapettumisen yhteydessä muodostuu 38 ATP-molekyyliä, joten 38 glukoosimolekyylin täydellisellä hapetuksella muodostuu 38 × 38 = 1444 ATP-molekyyliä.

8) Dissimilaatioprosessissa pilkkoutui 7 moolia glukoosia, josta vain 2 moolia pilkkoutui täydellisesti (happi). Määritellä:

a) kuinka monta moolia maitohappoa ja hiilidioksidia muodostuu tässä tapauksessa;

b) kuinka monta moolia ATP:tä syntetisoituu tässä tapauksessa;

c) kuinka paljon energiaa ja missä muodossa näihin ATP-molekyyleihin kertyy;

d) Kuinka monta moolia happea kuluu syntyvän maitohapon hapetukseen.

Ratkaisu.

1) 7 moolista glukoosia 2 pilkkoutui täydellisesti, 5 - ei puolet (7-2 = 5):

2) muodostaa yhtälö 5 mol glukoosin epätäydelliselle hajoamiselle; 5C6H12O6 + 5 2H3PO4 + 5 2ADP = 5 2C3H603 + 5 2ATP + 5 2H20;

3) muodostaa kokonaisyhtälön 2 mol glukoosin täydelliselle hajoamiselle:

2С 6H 12O 6 + 2 6O 2 + 2 38H 3PO 4 + 2 38ADP = 2 6CO 2 + 2 38 ATP + 2 6H 2O + 2 38 H 2O;

4) laske ATP:n määrä yhteen: (2 38) + (5 2) = 86 mol ATP:tä; 5) määritä ATP-molekyylien energiamäärä: 86 40 kJ = 3440 kJ.

Vastaus:

a) 10 mol maitohappoa, 12 mol CO 2:ta;

b) 86 mol ATP:tä;

c) 3440 kJ, ATP-molekyylin makroergisten sidosten kemiallisen sidoksen energian muodossa;

d) 12 mol 02

9) Dissimilaation seurauksena soluihin muodostui 5 mol maitohappoa ja 27 mol hiilidioksidia. Määritellä:

a) kuinka monta moolia glukoosia kulutettiin yhteensä;

b) kuinka monelle heistä tehtiin vain epätäydellinen ja kuinka moni täydellinen jako;

c) kuinka paljon ATP:tä syntetisoidaan ja kuinka paljon energiaa kertyy;

d) kuinka monta moolia happea kuluu syntyvän maitohapon hapettumiseen.

Vastaus:

b) 4,5 mol täydellistä + 2,5 mol epätäydellistä;

c) 176 mol ATP, 7040 kJ;

Määritetään nyt kemiallisen energian saanto ATP:n muodossa glukoosin hapettumisen aikana eläinsoluissa aina ja .

Yhden glukoosimolekyylin glykolyyttinen hajoaminen aerobisissa olosuhteissa tuottaa kaksi pyruvaattimolekyyliä, kaksi NADH-molekyyliä ja kaksi ATP-molekyyliä (koko prosessi tapahtuu sytosolissa):

Sitten kaksi elektroniparia kahdesta sytosolisen NADH:n molekyylistä, jotka muodostuvat glykolyysin aikana glykolyysin aikana glyservaikutuksesta (kohta 15.7), siirretään mitokondrioihin malaatti-aspartaatti-sukkulajärjestelmän avulla. Täällä ne tulevat elektronien kuljetusketjuun ja ohjataan sarjan peräkkäisten kantajien kautta happeen. Tämä prosessi johtuu siitä, että kahden NADH-molekyylin hapettumista kuvataan seuraavalla yhtälöllä:

(Tietenkin, jos malaatti-aspartaatti-sukkulajärjestelmän sijasta glyserolifosfaatti toimii, niin kullekin NADH-molekyylille ei muodostu kolme, vaan vain kaksi ATP-molekyyliä.)

Voimme nyt kirjoittaa täydellisen yhtälön kahden pyruvaattimolekyylin hapettumiselle kahdeksi asetyyli-CoA-molekyyliksi ja kahdeksi molekyyliksi mitokondrioissa. Tämän hapettumisen seurauksena muodostuu kaksi NADH-molekyyliä. jotka sitten siirtävät kaksi elektronistaan ​​hengitysketjun kautta hapelle, minkä mukana seuraa kolmen ATP-molekyylin synteesi jokaista siirrettyä elektroniparia kohti:

Kirjoitetaan myös yhtälö kahden asetyyli-CoA-molekyylin hapettumiselle sitruunahappokierron läpi ja oksidatiiviselle fosforylaatiolle yhdistettynä isositraatista, -ketoglutaraatista ja malaatista irronneiden elektronien siirtoon hapeksi: tässä tapauksessa kolme ATP-molekyyliä muodostuu kullekin siirretylle elektroniparille. Lisää tähän kaksi sukkinaatin hapettumisen aikana muodostunutta ATP-molekyyliä ja vielä kaksi, jotka muodostuvat sukkinyyli-CoA:sta GTP:n kautta (kohta 16.5e):

Jos nyt summaamme nämä neljä yhtälöä ja kumoamme yleiset termit, saamme glykolyysin ja hengityksen kokonaisyhtälön:

Joten jokaista glukoosimolekyyliä kohti, joka hapettuu täydellisesti maksassa, munuaisissa tai sydänlihaksessa, eli missä malaatti-aspartaatti-sukkulajärjestelmä toimii, muodostuu enintään 38 ATP-molekyyliä. (Jos glyserolifosfaatti toimii malaatti-aspartaattijärjestelmän sijaan, muodostuu 36 ATP-molekyyliä jokaista täysin hapettunutta glukoosimolekyyliä kohti.) Teoreettinen vapaan energian saanto glukoosin täydellisen hapettumisen aikana on siis (1,0 M) standardiolosuhteissa. Intakteissa soluissa tämän transformaation tehokkuus kuitenkin todennäköisesti ylittää 70 %, koska glukoosin ja ATP:n solunsisäiset pitoisuudet eivät ole samat ja ovat paljon pienempiä kuin 1,0 M, ts. pitoisuus, josta on tapana edetä laskettaessa standardivapaata energiaa (ks. liite 14-2).