22. Гликолиз

Молекула глюкозы - основная топливная молекула. Запасы глюкозы хранятся в виде гликогена и легко могут быть мобилизированны, как только у организма возникает внезапная потребность в энергии. Гликолиз – это процесс, в ходе которого, молекула глюкозы, построенная из 6 углеродных атомов, расщепляется ферментативным путем, в 10 последовательных реакциях до двух молекул пирувата, содержащих по 3 углеродных атома. На протяжении этих реакций энергия высвободившаяся из глюкозы запасается в форме АТФ. Гликолиз предшествует ЦТК и цепи переноса электронов, которые вместе извлекают большую часть энергии. Гликолиз почти универсален как один из центральных путей катаболизма глюкозы, он выполняет эту роль в животных, раст. клетках и у многих микроорганизмов. Протекает в цитозоле клетки. 10 реакций можно разделить на 2 стадии: 1) подготовительная стадия (5 реакций) – глюкоза фосфорилируется за счет действия 2 молекул АТФ до фрктозо-1,6-бисфосфата, который расщепляется на 2 молекулы трех углеродного соединения – глицеральдегид-3-фосфата; 2) оставшиеся 5 реакций – 2 молекулы глицеральдегид-3-фосфата превращается в 2 молекулы пирувата, с образованием 4 молекул АТФ. Образовавшийся пируват может использоваться 3 способами: 1) разлагается до СО2 и Н2О в митохондриях, что хар-но для аэробов и раст. кл-к; 2) восстанавливается до лактата, что происходит при не достатке кислорода. Хар-но для активно сокращающихся мышц. Это анаэробный гликолиз. Выделяется СО2; 3) превращение пирувата в этанол – анаэробные условия. Выделяется СО2. Образование этанола и лактата из глюкозы – это примеры брожения. Анаэробный гликолиз наиболее древний из биологических механизмов извлечения энергии.

23. Организация цепи переносов электронов

Электроны переносятся от NADH к кислороду через ряд переносчиков: флавины, железо-серные комплексы, хиноны и гемы. Все они за исключением хинонов, явл-ся простетическими группами – органические соединения не белковой природы, прочно связанные с белками, играющие важную роль в функционировании ферментов. В п-се окисления ē от NADH переносятся на NADH-Q-редуктазный комплекс, состоящий из флавинмононуклеотида и железо-серного компонента. Затем происходит перенос ē на кофермент –Q (убихинон), и восстановление его до QH2 . Следующий этап перенос ē на QH2–цитохром-с-редуктазный компонент, состоящий из цит.-в, железо-серного комплекса и цит.- с1. Далее ē переносятся к цитохрому-с и к последнему цитохром-с-оксидазному комплексу, состоящему из цит-а и цит-а3. Последний этап перенос ē к кислороду. В п-се переноса ē от одного комплекса к другому, происходит захват протонов и выталкивание их через митохондриальную мембрану. Возникает протонный градиент, который переносит протоны ч/з ферментный комплекс в мембране обратно в митохондриальный матрикс, в результате образуется АТФ. Т.к. от NADH к кислороду ē проходит 3 комплекса, то NADH дает – 3АТФ. При переходе от FADH2 к кислороду ē проходит только два последних комплекса и в результате образуется всего 2 АТФ.

24. Цикл трикарбоновых кислот

это цикл Кребса (цикл лимонной кислоты). ЦТК – это конечный общий путь окисления топливных молекул – аминокислот, жирных кислот и углеводов. Также цикл поставляет промежуточные продукты для п-ов биосинтеза. Протекает цикл в митохондриях. Связующим звеном между гликолизом и ЦТК является окислительное декарбоксилирование пирувата. В данной реакции пируват (образованный в п-се гликолиза) взаимодействует с СоА, в результате образуется ацетил-СоА, который включается в ЦТК. Катализируется этот п-с пируват-дегидрогеназным комплексом – системой 3х видов ферментов. В п-се образования ацетил-СоА происходит восстановление NAD до NADH, который в дальнейшем вступает в цепь переноса электронов. ЦТК состоит из 9 реакций, катализируемых ферментами. Процесс носит циклический характер. Цикл происходит только в аэробных условиях. Для его функционирования необходима вода и углерод, который поступает в цикл в виде ацетил – СоА. В процессе 4х окислительных реакций цикла происходит восстановление 3х молекул NADH и 1 молекулы FADH2, которые затем участвуют в переносе электронов на молекулярный кислород. NADH в дальнейшем даст 3 молекулы АТФ, а FADH2 – 2 молекулы АТФ. Также в цикле происходит генерирование 1 высокоэнергетической фосфатной связи в виде АТФ или ГТФ. Скорость ЦТК зависит от потребности в АТФ.