Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Катаболизм углеводов. Гликолиз и цикл Кребса



 

Первый путь представляет собой хорошо известный гликолитический путь с переходом в цикл Кребса. Суммарную реакцию окисления глюкозы можно описать уравнением:

 

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O, ΔG0 = -2880 кДж/моль.

В клетках окисление глюкозы протекает многостадийно и сопряжено с синтезом ATP из ADP и Pi. Окисление глюкозы до CO2 и H2O в организме можно разделить на три этапа.

Первый этап – гликолиз – процесс расщепления глюкозы на два трехуглеродных фрагмента пировиноградной кислоты – пирувата, протекающий в цитоплазме клетки. Стадии гликолиза следующие:

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

9)

10)

Общее уравнение гликолиза имеет вид:

 

Глюкоза + 2НАД+ + 2АДФ + 2Н3РО4 = 2НАД∙Н + 2Пируват + 2АТФ + 2H2O + 2Н+.

 

При гликолизе на активацию одной молекулы глюкозы потребляется 2 молекулы АТФ. В то же время при метаболическом превращении каждого С3-фрагмента образуются 2 молекулы АТФ. В результате выигрыш энергии составляет 2 моля АТФ на моль глюкозы.

Второй этап – цикл Кребса (цикл лимонной кислоты, цикл трикарбоновых кислот), представленный на рисунке 1, является серией реакций, протекающих в митохондриях, в ходе которых осуществляются катаболизм ацетильных групп и высвобождение водородных эквивалентов; при окислении последних поставляется свободная энергия топливных ресурсов тканей. Ацетильные группы находятся в составе ацетил-КоA (CH3-CO-S-CoA, активного ацетата), тиоэфира кофермента A. В состав CoA входит витамин - пантотеновая кислота. Суммарное уравнение цикла Кребса можно записать в ввиде:

 

CH3CO-S-CoA + ФАД + 3НАД+ + 2Н2О + Н3РО4 + ГДФ → 2CO2 + HS-КоА + + 3(НАДН + Н+) + ФАДН2 + ГТФ

Главная функция цикла лимонной кислоты состоит в том, что он является общим конечным путем окисления углеводов, липидов и белков, поскольку в ходе метаболизма глюкоза, жирные кислоты и аминокислоты превращаются либо в ацетил-CoA, либо в промежуточные соединения рассматриваемого цикла. ЦК играет также главную роль в процессах глюконеогенеза, переаминирования, дезаминирования и липогенеза. Хотя ряд этих процессов протекает во многих тканях, печень - единственный орган, в котором идут все перечисленные процессы. Поэтому серьезные последствия вызывает повреждение большого числа клеток печени или замещение их соединительной тканью, как это имеет место при остром гепатите или циррозе соответственно. О жизненно важной роли ЦК свидетельствует и тот факт, что у человека почти неизвестны (или их вообще нет) генетически обусловленные изменения ферментов, катализирующих реакции цикла; вероятно, наличие таких нарушений несовместимо с нормальным развитием.



Рисунок 1 – Цикл Кребса [10]

Третий этап – перенос электронов на О2, который, в свою очередь, забирая из окружающей среды водород в виде протонов, превращается в H2O (электронтранспортная цепь). Эта стадия протекает во внутренней мембране митохондрий и сопровождается образованием наибольшего количества АТP. При этом биологическое окисление не обязательно связано с участием кислорода.

Энергетика метаболических процессов зависит не только от изменения стандартной свободной энергии ΔG0', но и от концентрации метаболита. На рисунке 2 представлены фактические изменения свободной энергии ΔG на отдельных стадиях гликолиза в эритроцитах. Видно, что только три реакции (1, 3 и 10) протекают с высоким изменением свободной энергии, причем равновесие сильно смещено в сторону образования конечных продуктов. Другие реакции легко обратимы. Они могут идти в противоположном направлении при биосинтезе глюкозы, причем с участием тех же ферментов, что и при деградации глюкозы. Для необратимых стадий 1, 3 и 10 в анаболизме используются обходные пути.

Рисунок 2 – Изменение свободной энергии при гликолизе (1-10 – соответствующие стадии гликолиза)[5]

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!