Გასათვალისწინებელია:

• რეაქციები, რომლებიც თან ახლავს ATP და GTP-ის ღირებულებას ან ფორმირებას;
• NADH და FADH 2-ის წარმომქმნელი რეაქციები და მათი გამოყენება;
• ვინაიდან გლუკოზა ქმნის ორ ტრიოზას, ყველა ნაერთი, რომელიც წარმოიქმნება GAF-დეჰიდროგენაზას რეაქციის ქვემოთ, წარმოიქმნება ორმაგი (გლუკოზის მიმართ) რაოდენობით.

ატფ-ის გაანგარიშება ანაერობული ჟანგვის დროს

გლიკოლიზის ადგილები, რომლებიც დაკავშირებულია ენერგიის წარმოქმნასთან და ხარჯვასთან

მოსამზადებელ ეტაპზე გლუკოზის გააქტიურებაზე იხარჯება ატფ-ის 2 მოლეკულა, რომელთაგან თითოეულის ფოსფატი ტრიოზაზეა – გლიცერალდეჰიდ ფოსფატი და დიჰიდროქსიაცეტონ ფოსფატი.

შემდეგი მეორე ეტაპი მოიცავს გლიცერალდეჰიდის ფოსფატის ორ მოლეკულას, რომელთაგან თითოეული იჟანგება პირუვატად 2 ATP მოლეკულის წარმოქმნით მეშვიდე და მეათე რეაქციაში - სუბსტრატის ფოსფორილირების რეაქციები. ამრიგად, შეჯამებით, მივიღებთ, რომ გლუკოზიდან პირუვატისკენ მიმავალ გზაზე, 2 ATP მოლეკულა იქმნება სუფთა სახით.

თუმცა, უნდა გვახსოვდეს მეხუთე, გლიცერალდეჰიდ ფოსფატდეჰიდროგენაზას რეაქცია, საიდანაც გამოიყოფა NADH. თუ პირობები ანაერობულია, მაშინ მას იყენებენ ლაქტატდეჰიდროგენაზას რეაქციაში, სადაც იჟანგება ლაქტატის წარმოქმნით და არ მონაწილეობს ატფ-ის გამომუშავებაში.

ანაერობული გლუკოზის დაჟანგვის ენერგეტიკული ეფექტის გაანგარიშება

აერობული დაჟანგვა

გლუკოზის დაჟანგვის ადგილები, რომლებიც დაკავშირებულია ენერგიის გამომუშავებასთან

თუ უჯრედში არის ჟანგბადი, მაშინ გლიკოლიზის NADH იგზავნება მიტოქონდრიებში (შატლური სისტემები), ჟანგვითი ფოსფორილირების პროცესებში და იქ მისი დაჟანგვა მოაქვს დივიდენდებს სამი ATP მოლეკულის სახით.

აერობულ პირობებში გლიკოლიზის დროს წარმოქმნილი პირუვატი PVC-დეჰიდროგენაზას კომპლექსში გარდაიქმნება აცეტილ-S-CoA-ში, 1 NADH მოლეკულის წარმოქმნით.

აცეტილ-S-CoA მონაწილეობს TCA-ში და იჟანგება, იძლევა 3 NADH მოლეკულას, 1 FADH 2 მოლეკულას, 1 GTP მოლეკულას. NADH და FADH 2 მოლეკულები გადადიან სასუნთქ ჯაჭვში, სადაც მათი დაჟანგვისას სულ 11 ATP მოლეკულა წარმოიქმნება. ზოგადად, TCA-ში ერთი აცეტო ჯგუფის წვის დროს წარმოიქმნება 12 ATP მოლეკულა.

"გლიკოლიზური" და "პირუვატდეჰიდროგენაზას" NADH, "გლიკოლიზური" ატფ-ის დაჟანგვის შედეგების შეჯამებით, TCA-ს ენერგეტიკული გამოსავლით და ყველაფრის 2-ზე გამრავლებით, მივიღებთ 38 ატფ მოლეკულას.

შეგვიძლია განვსაზღვროთ ATP მოლეკულების საერთო რაოდენობა, რომელიც წარმოიქმნება გლუკოზის 1 მოლეკულის დაშლის დროს ოპტიმალურ პირობებში.
1. გლიკოლიზის დროსწარმოიქმნება 4 ატფ მოლეკულა: ატფ-ის 2 მოლეკულა მოიხმარება გლუკოზის ფოსფორილირების პირველ ეტაპზე, რაც აუცილებელია გლიკოლიზის პროცესის მიმდინარეობისთვის, გლიკოლიზის დროს ატფ-ის წმინდა გამომავალი არის 2 ატფ მოლეკულა.

2. ბოლოს და ბოლოს ლიმონმჟავას ციკლიწარმოიქმნება ატფ-ის 1 მოლეკულა. თუმცა, იმის გამო, რომ გლუკოზის 1 მოლეკულა იყოფა 2 პირუვი მჟავას მოლეკულად, რომელთაგან თითოეული გადის კრებსის ციკლს, მიიღება ატფ-ის წმინდა გამოსავალი 1 გლუკოზის მოლეკულაზე, რომელიც ტოლია 2 ATP მოლეკულას.

3. გლუკოზის სრული დაჟანგვაგლიკოლიზის პროცესთან და ლიმონმჟავას ციკლთან დაკავშირებით წარმოიქმნება წყალბადის 24 ატომი, რომელთაგან 20 იჟანგება ქიმიოოსმოსური მექანიზმის შესაბამისად, 3 ATP მოლეკულის გამოთავისუფლებით ყოველ 2 წყალბადის ატომზე. შედეგი არის კიდევ 30 ATP მოლეკულა.

4. დარჩენილი ოთხი ატომიწყალბადი გამოიყოფა დეჰიდროგენაზების გავლენით და პირველი ეტაპის გარდა შედის მიტოქონდრიებში ქიმიოსმოტური დაჟანგვის ციკლში. წყალბადის 2 ატომის დაჟანგვას თან ახლავს 2 ATP მოლეკულის წარმოება, რის შედეგადაც წარმოიქმნება კიდევ 4 ATP მოლეკულა.

ამ ყველაფრის ერთად შეკრება მიღებული მოლეკულები, მაქსიმალურ შესაძლო რაოდენობად ვიღებთ 38 ATP მოლეკულას, როდესაც გლუკოზის 1 მოლეკულა იჟანგება ნახშირორჟანგად და წყალში. მაშასადამე, 1 გრამ-მოლეკულის გლუკოზის სრული დაჟანგვის შედეგად მიღებული 686000 კალორიიდან ატფ-ის სახით შეიძლება შენახული იყოს 456000 კალორია. ამ მექანიზმით გათვალისწინებული ენერგიის გარდაქმნის ეფექტურობა არის დაახლოებით 66%. ენერგიის დარჩენილი 34% გარდაიქმნება სითბოდ და ვერ გამოიყენებს უჯრედებს კონკრეტული ფუნქციების შესასრულებლად.

ენერგიის გათავისუფლება გლიკოგენისგან

უწყვეტი ენერგიის გათავისუფლება გლუკოზისგანროდესაც უჯრედებს ენერგია არ სჭირდებათ, ეს ძალიან ფუჭი პროცესი იქნება. გლიკოლიზი და წყალბადის ატომების შემდგომი დაჟანგვა მუდმივად კონტროლდება ATP-ში უჯრედების საჭიროებების შესაბამისად. ეს კონტროლი ხორციელდება ქიმიური რეაქციების დროს კონტროლის უკუკავშირის მექანიზმების მრავალი ვარიანტით. ამ ტიპის ყველაზე მნიშვნელოვან გავლენას შორის არის ADP და ATP კონცენტრაციები, რომლებიც აკონტროლებენ ქიმიური რეაქციების სიჩქარეს ენერგიის გაცვლის პროცესებში.

ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი გზარომელიც საშუალებას აძლევს ATP-ს გააკონტროლოს ენერგეტიკული მეტაბოლიზმი არის ფერმენტ ფოსფოფრუქტოკინაზას ინჰიბიცია. ეს ფერმენტი უზრუნველყოფს ფრუქტოზა-1,6-დიფოსფატის წარმოქმნას - გლიკოლიზის ერთ-ერთი საწყისი სტადია, ამიტომ უჯრედში ჭარბი ატფ-ის შედეგად მიღებული ეფექტი იქნება გლიკოლიზის დათრგუნვა ან თუნდაც შეჩერება, რაც, თავის მხრივ, გამოიწვევს ინჰიბირებას. ნახშირწყლების მეტაბოლიზმზე. ADP (ისევე როგორც AMP) აქვს საპირისპირო ეფექტი ფოსფოფრუქტოკინაზაზე, მნიშვნელოვნად ზრდის მის აქტივობას. როდესაც ATP გამოიყენება ქსოვილების მიერ ენერგიის უზრუნველსაყოფად უჯრედებში ქიმიური რეაქციების უმეტესობისთვის, ეს ამცირებს ფერმენტ ფოსფოფრუქტოკინაზას ინჰიბირებას, უფრო მეტიც, მისი აქტივობა იზრდება ADP-ის კონცენტრაციის ზრდის პარალელურად. შედეგად, იწყება გლიკოლიზის პროცესები, რაც იწვევს უჯრედებში ატფ-ის რეზერვების აღდგენას.

სხვა გზა კონტროლი ციტრატების შუამავლობითწარმოიქმნება ლიმონმჟავას ციკლში. ამ იონების ჭარბი რაოდენობა მნიშვნელოვნად ამცირებს ფოსფოფრუქტოკინაზას აქტივობას, რაც ხელს უშლის გლიკოლიზის გადაჭარბებას ლიმონმჟავას ციკლში გლიკოლიზის შედეგად წარმოქმნილი პირუვინის მჟავას გამოყენების სიჩქარისგან.

მესამე გზა, გამოყენებით რომელიც ATP-ADP-AMP სისტემაშეუძლია გააკონტროლოს ნახშირწყლების ცვლა და მართოს ენერგიის გამოყოფა ცხიმებისა და ცილებისგან, არის შემდეგი. დავუბრუნდეთ სხვადასხვა ქიმიურ რეაქციებს, რომლებიც ემსახურება ენერგიის განთავისუფლების საშუალებას, ჩვენ ვხედავთ, რომ თუ ყველა ხელმისაწვდომი AMP უკვე გარდაიქმნება ATP-ზე, შემდგომი ATP ფორმირება შეუძლებელი ხდება. შედეგად, შეჩერებულია საკვები ნივთიერებების (გლუკოზა, ცილები და ცხიმები) გამოყენების ყველა პროცესი ატფ-ის სახით ენერგიის მისაღებად. მხოლოდ ფორმირებული ATP-ის, როგორც ენერგიის წყაროს უჯრედებში სხვადასხვა ფიზიოლოგიური ფუნქციების უზრუნველსაყოფად გამოყენების შემდეგ, ახლად გამოჩენილი ADP და AMP დაიწყებენ ენერგიის წარმოების პროცესებს, რომლის დროსაც ADP და AMP გარდაიქმნება ATP-ად. ეს გზა ავტომატურად ინარჩუნებს ATP-ის გარკვეული რეზერვების შენარჩუნებას, გარდა უჯრედების ექსტრემალური აქტივობის შემთხვევებისა, როგორიცაა მძიმე ფიზიკური დატვირთვის დროს.

ამ სტატიაში განვიხილავთ, თუ როგორ იჟანგება გლუკოზა. ნახშირწყლები არის პოლიჰიდროქსიკარბონილის ტიპის ნაერთები, ისევე როგორც მათი წარმოებულები. დამახასიათებელი ნიშნებია ალდეჰიდის ან კეტონის ჯგუფების და მინიმუმ ორი ჰიდროქსილის ჯგუფის არსებობა.

მათი სტრუქტურის მიხედვით ნახშირწყლები იყოფა მონოსაქარიდებად, პოლისაქარიდებად, ოლიგოსაქარიდებად.

მონოსაქარიდები

მონოსაქარიდები ყველაზე მარტივი ნახშირწყლებია, რომელთა ჰიდროლიზება შეუძლებელია. იმის მიხედვით, თუ რომელი ჯგუფია შემადგენლობაში - ალდეჰიდი თუ კეტონი, იზოლირებულია ალდოზები (მათ შორისაა გალაქტოზა, გლუკოზა, რიბოზა) და კეტოზები (რიბულოზა, ფრუქტოზა).

ოლიგოსაქარიდები

ოლიგოსაქარიდები არის ნახშირწყლები, რომლებსაც აქვთ მონოსაქარიდური წარმოშობის ორიდან ათამდე ნარჩენი, რომლებიც დაკავშირებულია გლიკოზიდური ბმებით. მონოსაქარიდების ნარჩენების რაოდენობის მიხედვით განასხვავებენ დისაქარიდებს, ტრისაქარიდებს და ა.შ. რა წარმოიქმნება გლუკოზის დაჟანგვის დროს? ეს მოგვიანებით იქნება განხილული.

პოლისაქარიდები

პოლისაქარიდები არის ნახშირწყლები, რომლებიც შეიცავს ათზე მეტ მონოსაქარიდის ნარჩენებს, რომლებიც დაკავშირებულია გლიკოზიდური ბმებით. თუ პოლისაქარიდის შემადგენლობა შეიცავს იგივე მონოსაქარიდის ნარჩენებს, მაშინ მას ჰომოპოლისაქარიდს უწოდებენ (მაგალითად, სახამებელს). თუ ასეთი ნარჩენები განსხვავებულია, მაშინ ჰეტეროპოლისაქარიდით (მაგალითად, ჰეპარინი).

რა მნიშვნელობა აქვს გლუკოზის დაჟანგვას?

ნახშირწყლების ფუნქციები ადამიანის ორგანიზმში

ნახშირწყლები ასრულებენ შემდეგ ძირითად ფუნქციებს:

1. ენერგია. ნახშირწყლების ყველაზე მნიშვნელოვანი ფუნქციაა, რადგან ისინი ემსახურებიან როგორც ენერგიის ძირითად წყაროს ორგანიზმში. მათი დაჟანგვის შედეგად, ადამიანის ენერგეტიკული მოთხოვნილების ნახევარზე მეტი დაკმაყოფილებულია. ერთი გრამი ნახშირწყლების დაჟანგვის შედეგად გამოიყოფა 16,9 კჯ.
2. რეზერვი. გლიკოგენი და სახამებელი არის საკვები ნივთიერებების შენახვის ფორმა.
3. სტრუქტურული. ცელულოზა და ზოგიერთი სხვა პოლისაქარიდის ნაერთები ქმნიან ძლიერ ჩარჩოს მცენარეებში. ასევე, ისინი, ლიპიდებთან და ცილებთან ერთად, ყველა უჯრედის ბიომემბრანის კომპონენტია.
4. დამცავი. მჟავა ჰეტეროპოლისაქარიდები ბიოლოგიური ლუბრიკანტის როლს ასრულებენ. ისინი ხაზს უსვამენ სახსრების ზედაპირებს, რომლებიც ერთმანეთს ეხებიან და ეხებიან, ცხვირის ლორწოვან გარსს და საჭმლის მომნელებელ ტრაქტს.
5. ანტიკოაგულანტი. ნახშირწყლებს, როგორიცაა ჰეპარინი, აქვს მნიშვნელოვანი ბიოლოგიური თვისება, კერძოდ, ხელს უშლის სისხლის შედედებას.
6. ნახშირწყლები არის ნახშირბადის წყარო, რომელიც აუცილებელია ცილების, ლიპიდების და ნუკლეინის მჟავების სინთეზისთვის.

გლიკოლიზური რეაქციის გამოთვლის პროცესში გასათვალისწინებელია, რომ მეორე ეტაპის ყოველი ნაბიჯი ორჯერ მეორდება. აქედან შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ პირველ ეტაპზე ატფ-ის ორი მოლეკულა იხარჯება, ხოლო მეორე ეტაპზე სუბსტრატის ტიპის ფოსფორილირებით წარმოიქმნება 4 ატფ მოლეკულა. ეს ნიშნავს, რომ გლუკოზის თითოეული მოლეკულის დაჟანგვის შედეგად უჯრედი აგროვებს ორ ATP მოლეკულას.

ჩვენ განვიხილეთ გლუკოზის დაჟანგვა ჟანგბადით.

ანაერობული გლუკოზის დაჟანგვის გზა

აერობული დაჟანგვა არის ჟანგვის პროცესი, რომლის დროსაც ენერგია გამოიყოფა და მიმდინარეობს ჟანგბადის თანდასწრებით, რომელიც მოქმედებს როგორც წყალბადის საბოლოო მიმღები რესპირატორულ ჯაჭვში. დონორი არის კოფერმენტების შემცირებული ფორმა (FADH2, NADH, NADPH), რომლებიც წარმოიქმნება სუბსტრატის დაჟანგვის შუალედური რეაქციის დროს.

აერობული დიქოტომიური ტიპის გლუკოზის დაჟანგვის პროცესი ადამიანის ორგანიზმში გლუკოზის კატაბოლიზმის მთავარი გზაა. ამ ტიპის გლიკოლიზი შეიძლება განხორციელდეს ადამიანის სხეულის ყველა ქსოვილსა და ორგანოში. ამ რეაქციის შედეგია გლუკოზის მოლეკულის გაყოფა წყალში და ნახშირორჟანგად. გამოთავისუფლებული ენერგია შემდეგ შეინახება ATP-ში. ეს პროცესი უხეშად შეიძლება დაიყოს სამ ეტაპად:

1. გლუკოზის მოლეკულის პირუვინის მჟავას წყვილ მოლეკულად გადაქცევის პროცესი. რეაქცია ხდება უჯრედის ციტოპლაზმაში და წარმოადგენს გლუკოზის დაშლის სპეციფიკურ გზას.
2. აცეტილ-CoA-ს წარმოქმნის პროცესი პირუვიკ მჟავას ოქსიდაციური დეკარბოქსილირების შედეგად. ეს რეაქცია ხდება უჯრედულ მიტოქონდრიაში.
3. აცეტილ-CoA-ს დაჟანგვის პროცესი კრებსის ციკლში. რეაქცია ხდება უჯრედულ მიტოქონდრიაში.

ამ პროცესის თითოეულ ეტაპზე წარმოიქმნება კოფერმენტების შემცირებული ფორმები, რომლებიც იჟანგება რესპირატორული ჯაჭვის ფერმენტული კომპლექსების მეშვეობით. შედეგად, ATP წარმოიქმნება გლუკოზის დაჟანგვის დროს.

კოენზიმების წარმოქმნა

კოენზიმები, რომლებიც წარმოიქმნება აერობული გლიკოლიზის მეორე და მესამე ეტაპებზე, იჟანგება უშუალოდ უჯრედების მიტოქონდრიებში. ამის პარალელურად, NADH-ს, რომელიც წარმოიქმნა უჯრედის ციტოპლაზმაში აერობული გლიკოლიზის პირველი ეტაპის რეაქციის დროს, არ აქვს მიტოქონდრიული მემბრანების მეშვეობით შეღწევის უნარი. წყალბადი ციტოპლაზმური NADH-დან უჯრედულ მიტოქონდრიაში გადადის შატლის ციკლების მეშვეობით. ამ ციკლებს შორის შეიძლება გამოირჩეოდეს მთავარი - მალატ-ასპარტატი.

შემდეგ, ციტოპლაზმური NADH-ის დახმარებით, ოქსალოაცეტატი იშლება მალატად, რომელიც, თავის მხრივ, აღწევს უჯრედულ მიტოქონდრიაში და შემდეგ იჟანგება მიტოქონდრიული NAD-ის შესამცირებლად. ოქსალოაცეტატი ბრუნდება უჯრედის ციტოპლაზმაში ასპარტატის სახით.

გლიკოლიზის მოდიფიცირებული ფორმები

გლიკოლიზის მიმდინარეობას დამატებით შეიძლება ახლდეს 1,3 და 2,3-ბიფოსფოგლიცერატების გამოყოფა. ამავდროულად, 2,3-ბისფოსფოგლიცერატს, ბიოლოგიური კატალიზატორების გავლენით, შეუძლია დაუბრუნდეს გლიკოლიზის პროცესს, შემდეგ კი შეცვალოს მისი ფორმა 3-ფოსფოგლიცერატში. ეს ფერმენტები სხვადასხვა როლს ასრულებენ. მაგალითად, 2,3-ბიფოსფოგლიცერატი, რომელიც გვხვდება ჰემოგლობინში, ხელს უწყობს ჟანგბადის გადატანას ქსოვილებში, ამავდროულად ხელს უწყობს დისოციაციას და ამცირებს ჟანგბადისა და სისხლის წითელი უჯრედების აფინურობას.

დასკვნა

ბევრ ბაქტერიას შეუძლია შეცვალოს გლიკოლიზის ფორმა მის სხვადასხვა ეტაპზე. ამ შემთხვევაში მათი საერთო რაოდენობა შეიძლება შემცირდეს ან ეს ეტაპები შეიცვალოს სხვადასხვა ფერმენტული ნაერთების მოქმედების შედეგად. ზოგიერთ ანაერობს აქვს ნახშირწყლების სხვა გზით დაშლის უნარი. თერმოფილების უმეტესობას აქვს მხოლოდ ორი გლიკოლიზური ფერმენტი, კერძოდ ენოლაზა და პირუვატ კინაზა.

ჩვენ გამოვიკვლიეთ როგორ მიმდინარეობს გლუკოზის დაჟანგვა ორგანიზმში.

ეტაპი 1 - მოსამზადებელი

პოლიმერები → მონომერები

ეტაპი 2 - გლიკოლიზი (ჟანგბადის გარეშე)

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

ეტაპი - ჟანგბადი

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

შემაჯამებელი განტოლება:

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

ᲓᲐᲕᲐᲚᲔᲑᲔᲑᲘ

1) ჰიდროლიზის პროცესში წარმოიქმნა 972 ატფ მოლეკულა. დაადგინეთ რამდენი გლუკოზის მოლეკულა დაიშალა და რამდენი ATP მოლეკულა წარმოიქმნა გლიკოლიზის და სრული დაჟანგვის შედეგად. ახსენი პასუხი.

პასუხი:1) ჰიდროლიზის დროს (ჟანგბადის სტადია) ერთი გლუკოზის მოლეკულისგან წარმოიქმნება 36 ატფ მოლეკულა, შესაბამისად, ჰიდროლიზი განიცადა: 972: 36 = 27 გლუკოზის მოლეკულა;

2) გლიკოლიზის დროს ერთი გლუკოზის მოლეკულა იშლება 2 PVC მოლეკულად 2 ატფ მოლეკულის წარმოქმნით, ამიტომ ატფ მოლეკულების რაოდენობაა: 27 x 2 = 54;

3) ერთი გლუკოზის მოლეკულის სრული დაჟანგვით, წარმოიქმნება 38 ATP მოლეკულა, შესაბამისად, 27 გლუკოზის მოლეკულის სრული დაჟანგვით, იქმნება 27 x 38 \u003d 1026 ATP მოლეკულა (ან 972 + 54 \u003d).

2) დუღილის ორი სახეობიდან - ალკოჰოლი თუ რძემჟავა - რომელია ენერგიულად უფრო ეფექტური? გამოთვალეთ ეფექტურობა ფორმულის გამოყენებით:

3) რძემჟავა დუღილის ეფექტურობა:

4) ალკოჰოლური დუღილი ენერგიულად უფრო ეფექტურია.

3) გლუკოზის ორმა მოლეკულამ გაიარა გლიკოლიზი, მხოლოდ ერთი დაჟანგდა. განსაზღვრეთ ამ შემთხვევაში წარმოქმნილი ATP მოლეკულების და ნახშირორჟანგის მოლეკულების რაოდენობა.

გადაწყვეტილება:

ამოსახსნელად ვიყენებთ მე-2 საფეხურის (გლიკოლიზის) და მე-3 სტადიის (ჟანგბადის) ენერგეტიკული ცვლის განტოლებებს.

გლუკოზის ერთი მოლეკულის გლიკოლიზი წარმოქმნის 2 ატფ მოლეკულას, ხოლო 36 ატფ-ის დაჟანგვას.

პრობლემის პირობის მიხედვით გლუკოზის 2 მოლეკულამ გაიარა გლიკოლიზი: 2∙× 2=4 და მხოლოდ ერთი მოლეკულა დაჟანგდა.

4+36=40 ATP.

ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება მხოლოდ მე-3 ეტაპზე, გლუკოზის ერთი მოლეკულის სრული დაჟანგვით წარმოიქმნება 6 CO 2.

პასუხი: 40 ATP; CO 2.- 6

4) გლიკოლიზის პროცესში წარმოიქმნა პირუვინის მჟავას (PVA) 68 მოლეკულა. დაადგინეთ რამდენი გლუკოზის მოლეკულა გაიყო და რამდენი ATP მოლეკულა წარმოიქმნა სრული დაჟანგვის დროს. ახსენი პასუხი.

პასუხი:

1) გლიკოლიზის დროს (კატაბოლიზმის უჟანგბადო ეტაპი) ერთი გლუკოზის მოლეკულა იხსნება 2 PVC მოლეკულის წარმოქმნით, შესაბამისად, გლიკოლიზი განიცადა: 68: 2 = 34 გლუკოზის მოლეკულა;

2) ერთი გლუკოზის მოლეკულის სრული დაჟანგვით წარმოიქმნება 38 ატფ მოლეკულა (2 მოლეკულა გლიკოლიზის დროს და 38 მოლეკულა ჰიდროლიზის დროს);

3) 34 გლუკოზის მოლეკულის სრული დაჟანგვით წარმოიქმნება 34 x 38 = 1292 ATP მოლეკულა.

5) გლიკოლიზის პროცესში წარმოიქმნა პირუვინის მჟავას (PVA) 112 მოლეკულა. რამდენი გლუკოზის მოლეკულა დაიშალა და რამდენი ATP მოლეკულა წარმოიქმნება ევკარიოტულ უჯრედებში გლუკოზის სრული დაჟანგვის დროს? ახსენი პასუხი.

ახსნა. 1) გლიკოლიზის პროცესში გლუკოზის 1 მოლეკულის დაშლისას წარმოიქმნება 2 მოლეკულა პირუვინის მჟავა და გამოიყოფა ენერგია, რაც საკმარისია 2 ATP მოლეკულის სინთეზისთვის.

2) თუ პირუვიკის მჟავას 112 მოლეკულა წარმოიქმნა, მაშინ, მაშასადამე, გლუკოზის 112: 2 = 56 მოლეკულამ განიცადა გახლეჩა.

3) გლუკოზის თითო მოლეკულაზე სრული დაჟანგვით წარმოიქმნება 38 ATP მოლეკულა.

ამრიგად, 56 გლუკოზის მოლეკულის სრული დაჟანგვით, იქმნება 38 x 56 \u003d 2128 ATP მოლეკულა

6) კატაბოლიზმის ჟანგბადის სტადიაზე წარმოიქმნა 1368 ATP მოლეკულა. დაადგინეთ რამდენი გლუკოზის მოლეკულა გაიყო და რამდენი ატფ-ის მოლეკულა წარმოიქმნა გლიკოლიზისა და სრული დაჟანგვის შედეგად? ახსენი პასუხი.

ახსნა.

7) კატაბოლიზმის ჟანგბადის სტადიაზე წარმოიქმნა 1368 ATP მოლეკულა. დაადგინეთ რამდენი გლუკოზის მოლეკულა გაიყო და რამდენი ატფ-ის მოლეკულა წარმოიქმნა გლიკოლიზისა და სრული დაჟანგვის შედეგად? ახსენი პასუხი.

ახსნა. 1) ენერგეტიკული ცვლის პროცესში ერთი გლუკოზის მოლეკულისგან წარმოიქმნება 36 ატფ მოლეკულა, შესაბამისად, 1368: 36 = 38 გლუკოზის მოლეკულამ გაიარა გლიკოლიზი, შემდეგ კი სრული დაჟანგვა.

2) გლიკოლიზის დროს ერთი გლუკოზის მოლეკულა იშლება 2 PVC მოლეკულად 2 ATP მოლეკულის წარმოქმნით. ამრიგად, გლიკოლიზის დროს წარმოქმნილი ATP მოლეკულების რაოდენობაა 38 × 2 = 76.

3) ერთი გლუკოზის მოლეკულის სრული დაჟანგვით წარმოიქმნება 38 ATP მოლეკულა, შესაბამისად, 38 გლუკოზის მოლეკულის სრული დაჟანგვით წარმოიქმნება 38 × 38 = 1444 ATP მოლეკულა.

8) დისიმილაციის პროცესში დაიშალა 7 მოლი გლუკოზა, საიდანაც მხოლოდ 2 მოლმა განიცადა სრული (ჟანგბადის) გაყოფა. განსაზღვრეთ:

ა) რამდენი მოლი რძემჟავა და ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება ამ შემთხვევაში;

ბ) რამდენი მოლი ატფ არის სინთეზირებული ამ შემთხვევაში;

გ) რამდენი ენერგია და რა სახით გროვდება ამ ატფ-ის მოლეკულებში;

დ) რამდენი მოლი ჟანგბადი იხარჯება მიღებული რძემჟავას დაჟანგვისთვის.

გადაწყვეტილება.

1) გლუკოზის 7 მოლიდან 2-მა გაიარა სრული გაყოფა, 5 - არა ნახევარი (7-2 = 5):

2) შეადგინეთ განტოლება 5 მოლი გლუკოზის არასრული დაშლისათვის; 5C 6 H 12 O 6 + 5 2H 3 PO 4 + 5 2ADP = 5 2C 3 H 6 O 3 + 5 2ATP + 5 2H 2 O;

3) აკეთებს მთლიან განტოლებას 2 მოლი გლუკოზის სრული დაშლისათვის:

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

4) შეაჯამეთ ატფ-ის რაოდენობა: (2 38) + (5 2) = 86 მოლი ატფ; 5) განვსაზღვროთ ენერგიის რაოდენობა ატფ-ის მოლეკულებში: 86 40 კჯ = 3440 კჯ.

პასუხი:

ა) 10 მოლი რძემჟავა, 12 მოლი CO 2;

ბ) 86 მოლი ატფ;

გ) 3440 კჯ, ატფ-ის მოლეკულაში მაკროერგიული ბმის ქიმიური ბმის ენერგიის სახით;

დ) 12 მოლი O 2

9) დისიმილაციის შედეგად უჯრედებში წარმოიქმნა 5 მოლი რძემჟავა და 27 მოლი ნახშირორჟანგი. განსაზღვრეთ:

ა) რამდენი მოლი გლუკოზა მოიხმარა ჯამში;

ბ) რამდენმა მათგანმა განიცადა მხოლოდ არასრული და რამდენმა სრული გაყოფა;

გ) რამდენი ატფ არის სინთეზირებული და რამდენი ენერგია გროვდება;

დ) რამდენი მოლი ჟანგბადი იხარჯება წარმოქმნილი რძემჟავას დაჟანგვისთვის.

პასუხი:

ბ) 4,5 მოლი სრული + 2,5 მოლი არასრული;

გ) 176 მოლი ატფ, 7040 კჯ;

ახლა განვსაზღვროთ ქიმიური ენერგიის გამოსავლიანობა ატფ-ის სახით გლუკოზის ჟანგვის დროს ცხოველურ უჯრედებში და მდე.

ერთი გლუკოზის მოლეკულის გლიკოლიზური დაშლა აერობულ პირობებში იძლევა ორ პირუვატის მოლეკულას, ორ NADH მოლეკულას და ორ ATP მოლეკულას (მთელი ეს პროცესი ხდება ციტოზოლში):

შემდეგ ციტოზოლური NADH-ის ორი მოლეკულიდან ორი წყვილი ელექტრონი, რომლებიც წარმოიქმნება გლიკოლიზის დროს გლიცერალდეჰიდ ფოსფატდეჰიდროგენაზას მოქმედებით (სექცია 15.7), გადადის მიტოქონდრიაში მალატ-ასპარტატის შატლის სისტემის გამოყენებით. აქ ისინი შედიან ელექტრონის სატრანსპორტო ჯაჭვში და მიემართებიან რიგი თანმიმდევრული მატარებლების მეშვეობით ჟანგბადისკენ. ეს პროცესი იძლევა იმის გამო, რომ ორი NADH მოლეკულის დაჟანგვა აღწერილია შემდეგი განტოლებით:

(რა თქმა უნდა, თუ მალატ-ასპარტატის შატლის სისტემის ნაცვლად მოქმედებს გლიცეროლის ფოსფატი, მაშინ არა სამი, არამედ მხოლოდ ორი ATP მოლეკულა იქმნება NADH-ის თითოეული მოლეკულისთვის.)

ახლა შეგვიძლია დავწეროთ ორი პირუვატის მოლეკულის დაჟანგვის სრული განტოლება აცეტილ-CoA-ს ორ მოლეკულამდე და მიტოქონდრიაში ორ მოლეკულამდე. ამ დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება ორი NADH მოლეკულა. რომლებიც შემდეგ გადასცემენ თავიანთ ორ ელექტრონს რესპირატორული ჯაჭვის მეშვეობით ჟანგბადში, რასაც თან ახლავს სამი ATP მოლეკულის სინთეზი გადატანილი ელექტრონების თითოეული წყვილისთვის:

მოდით ასევე დავწეროთ განტოლება ორი აცეტილ-CoA მოლეკულის დაჟანგვისთვის ლიმონმჟავას ციკლში და ოქსიდაციური ფოსფორილირებისთვის, რომელიც დაკავშირებულია იზოციტრატიდან, კეტოგლუტარატიდან და მალატიდან ჟანგბადში დაყოფილი ელექტრონების გადაცემით: ამ შემთხვევაში, სამი ATP მოლეკულა. წარმოიქმნება გადატანილი ელექტრონების თითოეული წყვილისთვის. მოდით დავუმატოთ ამას ორი ATP მოლეკულა, რომლებიც წარმოიქმნება სუქცინატის დაჟანგვის დროს და კიდევ ორი, რომლებიც წარმოიქმნება სუქცინილ-CoA-სგან GTP-ის მეშვეობით (სექ. 16.5e):

თუ ახლა შევაჯამებთ ამ ოთხ განტოლებას და გავაუქმებთ საერთო ტერმინებს, მივიღებთ გლიკოლიზისა და სუნთქვის საერთო განტოლებას:

ამრიგად, გლუკოზის თითოეული მოლეკულისთვის, რომელიც განიცდის სრულ დაჟანგვას ღვიძლში, თირკმელებში ან მიოკარდიუმში, ანუ იქ, სადაც მალატ-ასპარტატის შატლის სისტემა ფუნქციონირებს, იქმნება მაქსიმუმ 38 ATP მოლეკულა. (თუ გლიცეროლის ფოსფატი მოქმედებს მალატ-ასპარტატის სისტემის ნაცვლად, მაშინ წარმოიქმნება 36 ATP მოლეკულა გლუკოზის სრულად დაჟანგული მოლეკულისთვის.) გლუკოზის სრული დაჟანგვის დროს თეორიული თავისუფალი ენერგიის გამოსავალი უდრის (1.0 M) სტანდარტულ პირობებში. თუმცა, ხელუხლებელ უჯრედებში ამ ტრანსფორმაციის ეფექტურობა ალბათ 70%-ს აღემატება, ვინაიდან გლუკოზისა და ატფ-ის უჯრედშიდა კონცენტრაციები არ არის იგივე და გაცილებით დაბალია 1.0 მ-ზე, ე.ი. კონცენტრაცია, საიდანაც მიღებულია გაგრძელება სტანდარტული თავისუფალი ენერგიის გამოთვლისას (იხ. დანართი 14-2).