etape succesive de respiratie aeroba in celule

respiratie aeroba - acest proces de oxidare în care se consumă oxigenul. Atunci când respirația fără reziduuri clivate substrat energie slabă a substanțelor anorganice, cu o putere mare de energie. Cele mai importante substraturi pentru respirație sunt carbohidrați. Mai mult decât atât, atunci când respirație pot fi consumate grăsimi și proteine.

respirație aerobă implică două etape principale:

1. anoxice. proces în care există un clivaj progresivă a substratului pentru a elibera atomii de hidrogen care se leagă la coenzimi (NAD și tip vector FAD);

2. Oxigen. în care există o eliminare ulterioară a atomilor de hidrogen din substrat și derivați de oxidare treptată respiratorie a atomilor de hidrogen, ca urmare a transferului de electroni la oxigen.

În prima etapă, substanțe organice moleculare primul mare (polizaharide, lipide, proteine, acizi nucleici, etc.) Sub acțiunea enzimelor sunt descompuse în compuși mai simpli (glucoza, acizi carboxilici superioare, glicerol, aminoacizi, nucleotide, și așa mai departe. N). Acest proces are loc în citoplasmă celulelor și este însoțită de eliberarea unei cantități mici de energie este disipată sub formă de căldură. Mai departe există scindarea enzimatică a compușilor organici simpli.

Un exemplu de astfel de proces este glicoliza - anoxic multietajate glucoza divizare. In reacțiile de glicoliză molecule de glucoză șase carbon (C6) este împărțit în două molecule trei carbon de acid piruvic (C3). Aceasta produce doua molecule de ATP si hidrogeni sunt alocate. Recente alătura transporter NAD + (nicotinamid adenin dinucleotid), care se desfășoară în forma sa redusă NAD ∙ H + H +. DNA - coenzimă aproape în structura de ANPH. Ambele sunt derivați ai acidului nicotinic - una dintre vitaminele din grupa B. Moleculele ambelor coenzime electropozitiv (le lipsește un electron) și poate juca un rol ca purtător de electroni și atomi de hidrogen. Când aburul este acceptat atomi de hidrogen, unul dintre atomii este disociat în proton și electron:

iar al doilea este conectat la NAD sau NADP în întregime:

NAD + + H + [H + + e -] → NAD ∙ H + H +.

protoni gratuit folosite mai târziu pentru a inversa oxidarea coenzimei.

reacție Rezumat glicoliza este de forma

Produsul de glicoliză - acid piruvic (C3 H4 O3) - conține fracțiunea majoră a energiei și eliberarea sa ulterioară se realizează în mitocondrii. Aici există oxidarea completă a acidului piruvic în CO2 și H2O Acest proces poate fi împărțit în trei etape principale:

1) acidul pirovinofadnoy oxidativ decarboxilare, 2) ciclul acidului tricarboxilic (ciclul Krebs); 3) Etapa finală de oxidare - lanțului de transport de electroni.

În prima etapă acidul piruvic reacționează cu substanța, care se numește coenzimei A (CoA denota prescurtat acesteia), formând astfel o adetilkoferment cu legătură mare de energie. Astfel, din molecula de acid piruvic este molecula de CO2 scindată (primul) și atomi de hidrogen, care sunt stocate sub formă de NAD ∙ H + H +.

A doua etapă - ciclul Krebs (numit după descoperitorul ei savantul britanic Hans Krebs).

Ciclul Krebs intră acetil-CoA format în etapa anterioară. Acetil-CoA interacționează cu acid oxaloacetică (compus chetyrehutlerodnoe), rezultatul este un acid citric șase carbon. Pentru această reacție necesită energie; acesta oferă o legătură mare de energie al acetil-CoA. Apoi, conversia implică formarea unui număr de acizi organici, prin care grupări acetil care intră în bucla prin hidroliza acetil-CoA, sunt dehidrogenează pentru a elibera cele patru perechi de atomi de hidrogen și decarboxilate pentru a forma două molecule de CO2. Când decarboxilare la oxida atomi de carbon la oxigen este utilizat CO 2, clivabil de moleculele de apă. La finalul ciclului acidului oxaloacetică este regenerat în aceeași formă. Acum este capabil să reacționeze cu o nouă moleculă de acetil-CoA, și ciclul se repetă. In ciclul de proces trei molecule de apă sunt alocate două molecule de CO2 și patru perechi de atomi de hidrogen care corespund coenzime reduse (FAD - flavin-denindinukleotid și NAD). Durata totală a ciclului de reacție poate fi exprimată prin următoarea ecuație:

acetil-CoA + O + znad ZN2 + FAD + ADP + H3 PO4 → CoA + 2SO2 + znad ∙ H + H + + H2 + FAD ∙ ATP.

Astfel, dezintegrarea unei molecule de acid piruvic în faza aerobă (PVK decarboxilare și ciclul Krebs) este alocat ZSO2. 4NAD ∙ H + H +. FAD ∙ H2.

Reacția generală a glicolizei, decarboxilare oxidativă și ciclul Krebs poate fi scris astfel:

A treia etapă - a lanțului de transport de electroni.

Perechi de atomi de hidrogen, clivate din produșii intermediari în reacțiile de dehidrogenare în timpul glicolizei și ciclul Krebs, eventual oxidat cu oxigen molecular la H2O cu fosforilarea simultana a ADP la ATP. Acest lucru are loc atunci când hidrogenul este separat de H2 ∙ NAD și FAD ∙ H2. Acesta se transmite prin transportoarele cu lanț, încorporat în membrana internă a mitocondriilor. Cuplurile 2H atomi de hidrogen poate fi considerată ca 2H + + 2e -. În această formă ele sunt transmise printr-un agent de transfer de lanț. Calea transferului de electroni și hidrogen de la un purtător la o altă moleculă este un proces redox. Când această moleculă radiază un atom de hidrogen sau de electroni, este oxidat, iar molecula de electroni receptivă sau un atom de hidrogen, este redus. Conducere cu transportul forței de atomi de hidrogen în scopul respirator este diferența de potențial.

Folosind vectori ioni de hidrogen H + transferați din interiorul membranei la partea sa exterioară, cu alte cuvinte, din matricea spatiului intermembrane a mitocondrie.

Când se transferă o pereche de electroni de la NAD la oxigen care traversa membrana de trei ori, iar acest proces este însoțit de eliberarea pe partea exterioară a membranei șase protoni. În etapa finală electronii sunt transferate în partea interioară a purjat membranei și oxigen.

Ca urmare a acestui transfer de ioni H + pe partea exterioara a membranei mitocondriilor în spațiul creat perimitohondrialnom concentrarea lor a crescut, E. Un gradientul t. Protonului electrochimice (ΔμN +).

Gradientul de protoni este un fel de rezervor de energie liberă. Această energie este utilizată în fluxul invers de protoni prin membrană pentru sinteza ATP. În unele cazuri, pot exista utilizarea directă a energiei unui gradient de protoni (ΔμN +). Acesta poate oferi o muncă osmotic și transportul substanțelor prin membrana împotriva gradientului lor de concentrație, utilizată pentru lucru mecanic, etc. Astfel, celula are doua forme de energie -. ATP și ΔμH +. Prima formă - chimic. ATP dizolvat în apă și ușor de utilizat în faza apoasă. Al doilea (ΔμH +) - electrochimice - inseparabil legat de membrane. Aceste două forme de energie se pot transforma una în alta. In formarea energiei ATP este utilizat ΔμH +. ATP în energia de degradare pot fi acumulate în formă ΔμH +.

Când gradientul de protoni ajunge la o anumită valoare, ionii de hidrogen H + de -rezervuara deplasa prin canale speciale în membrana și energia stocată este folosită pentru a sintetiza ATP. In matricea, ele sunt conectate cu particule încărcate de O 2. și se formează apă: 2H + + O 2 → H 2 O.

Procesul de formare ATP prin transferul ionilor H + prin membrana mitocondrială este numita fosforilării oxidative. Aceasta se realizează prin sintaza enzimei ATP. molecule ATP sintetazei sunt sub formă de granule sferice pe partea interioară a membranei mitocondriale.

Ca rezultat al scindării două molecule de acid piruvic și transportul ionilor de hidrogen prin membrană, este sintetizat prin canale speciale, un total de 36 molecule de ATP (2 molecule în ciclul Krebs și 34 ale moleculei, ca urmare a transportului de ioni H + prin membrană).

Rețineți că sistemele de enzime din mitocondrii sunt orientate în sens opus la care are loc în cloroplaste: cloroplast H + -rezervuar situat pe partea interioară a membranei interioare, dar in mitocondrie - cu partea sa exterioară; electronii fotosinteză muta în general de la apa la vectori atomi de hidrogen, cu aceeași purtători de hidrogen respirație care transmit electroni în lanțul de transport de electroni, situate pe partea interioară a membranei, iar electronii, eventual incluse în molecula de apă generată.

Etapa de oxigen, ceea ce dă o putere de 18 ori mai mare decât rezultatul său este stocat în glicoliza. putem exprima ecuația totală a respirației aerobe în felul următor:

Este evident că respirația aerobă încetează în absența oxigenului, deoarece oxigenul este utilizat pentru a termina un acceptor de hidrogen. În cazul în care celulele nu primesc suficient oxigen, toți purtătorii de hidrogen în curând va fi umplut complet și nu va fi capabil să-l transmită. Ca urmare, principala sursă de energie pentru formarea de ATP ar fi blocat.