Аеробне окислення глюкози

Аеробне розщеплення глюкози – це окислення, яке відбувається у мітохондріях. На відміну від окислення неорганічних речовин кисень безпосередньо не приєднується до глюкози, а процес не супроводжується виділенням теплоти.

Біологічне окислення (БО) – це відщеплення протонів Гідрогену Н+ та електронів е- спеціальними переносниками, які переносять їх на кисень, при цьому утворюється вода, а енергія, що виділяється при взаємодії водню та кисню використовується для синтезу АТФ.

Існує дві групи переносників Н+:

Нікотинзалежні – містять вітамін В₅–нікотинамід: НАД – нікотинаміддинуклеотид та НАДФ – нікотинаміддинуклеотидфосфат.

Флавінзалежні – містять вітамін В₂ – рибофлавін: ФАД – флавінаденіндинуклеотид та ФМН – флавінмононуклеотид.

Кожен з них відщеплює 2Н⁺ і 2е^_ і з'єднує з 1 атомом кисню.

Якщо переносником є НАД або НАДФ, то при взаємодії з киснем утворюється 3 молекули АТФ, тобто 1НАДН2 (НАДФН2) = 3АТФ

Якщо переносником є ФАД або ФМН, то утворюється 2АТФ, тобто:

1ФАДН2 (ФМН) = 2АТФ

Аеробний процес розпочинається з того, що глюкоза розщеплюється до молочної кислоти, яка окислюється у піровиноградну кислоту, при цьому НАД відщеплює 2Н⁺ перетворюється у НАДН₂, що еквівалентне 3АТФ.

Окислення молочної кислоти

Окислення піровиноградної кислоти (пвк)

Реакція окислення ПВК – ключова у аеробному процесі. Для її здійснення необхідні вітаміни В₁, В₂, В₃, В₅, які входять до складу ферментів, що каталізують цей процес.

Основним є вітамін В₁ (тіамін), за його дефіциту реакція не відбувається.

Реакція окислення ПВК

Урезультаті реакції утворюється універсальний метаболіт ацетил-КоА, це активна форма оцтової кислоти (термін КоА означає кофермент А – речовина, яка переносить залишок оцтової кислоти – ацетильний залишок). Ацетил – КоА вважають універсальним, бо до нього розщеплюються усі класи речовин у живих організмах.

Ацетил – КоА включається у цикл Кребса (цикл трикарбонових кислот (ЦТК), цикл лимонної кислоти) – основний процес аеробного розщеплення вуглеводів.

За дефіциту вітаміну В₁ реакція декарбоксилування піровиноградної кислоти не відбувається, ацетил-КоА не утворюється і не включається у цикл Кребса, де утворюється основна кількість молекул АТФ. Тканини не отримують енергії, особливо це важливо для нервової та серцево – судинної системи, розвивається захворювання “бері – бері” – поліневрити, серцево-судинна недостатність.

Бері-бері” характеризується паралічем шийних м'язів, закиданням голови назад, паралічем і парезами кінцівок .

Рис.5. Птах з ознаками «бері- бері» .

Цикл Кребса

Цикл Кребса – основний процес аеробного розщеплення вуглеводів, у ньому ацетил –КоА розщеплюється до СО₂ і НАДН₂, остання переносить Н⁺ до кисню з утворенням Н₂О та АТФ, тобто вуглеводи у цьому циклі розщеплюються до кінцевих продуктів (СО₂ і Н₂О) і на кожен цикл утворюється 12 АТФ.

Схема циклу Кребса

Для того, щоб цикл Кребса функціонував необхідна стартова сполука цього циклу – щавлево – оцтова кислота (ЩОК), яка синтезується з ПВК та СО₂.

Ацетил – КоА з'єднується з ЩОК з утворенням цитринової (лимонної кислоти), яка через ряд реакцій, у яких відщеплюється СО₂ і Н⁺ перетворюється знову до ЩОК.

Окрім основного шляху розщеплення глюкози: Глюкоза – молочна кислота – піровиноградна кислота – ацетил-КоА – цикл Кребса – СО2 + Н2О + АТФ існують інші шляхи розщеплення глюкози у клітинах, зокрема пентозофосфатний (пентозний) цикл.