Основное условие нормального течения кислородного процесса - целостность митохондриальных мембран
В процессе аэробного дыхания расщеплению подвергается молочная кислота. Она проникает в митохондрии, где она полностью разрушается.
C3H6O3+3H2O=3CO2+12H
Этот процесс можно разделить на три стадии:
Окислительное декарбоксилирование
Цикл Кребса
Электронтранспортная цепь.
1). Окислительное декарбоксилирование. Пировиноградная кислота соединяется с веществом, которое называют коферментом А, в результате чего образуется ацетилкофермент А. При этом от пировиногадной кислоты отщепляются молекулы СО2 и атомы Н. Атомы водорода запасаются в виде НАД*Н2. НАД*Н2 направляется в дыхательную цепь митохондрии. СО2 удаляется в окружающую среду как побочный продукт реакции.
С3Н4О3 + КоА + НАД = СО2 + Ацетил-КоА + НАД*Н2
2). Цикл Кребса- цикл трикарбоновых кислот, назван в честь англ. учёного Ганса Кребса, открывшего этот процесс. Цикл Кребса протекает в матриксе митохондрий. При взаимодействии ацетил-КоА с щавелево-уксусной кислотой образуется лимонная кислота. Далее осуществляется ряд превращений, заканчивающихся образованием щавелево-уксусной кислоты для нового цикла. Кроме этого выделяется две молекулы СО2, одна молекула АТФ и четыре пары атомов Н. Водородные атомы присоединяются к НАД и попадают в дыхательную цепь.
Электронтранспортная цепь осуществляется на внутренней мембране митохондрий. Атомы водорода молекулами-переносчиками переносятся во внутреннюю митохондриальную мембрану, где они окисляются, т.е. теряют электроны.
Н - е = Н+
Электроны и ионы водорода с помощью молекул-переносчиков транспортируются в противоположные стороны: электроны – на внутреннюю сторону мембраны, а ионы водорода – на наружную сторону.
Неповреждённая митохондриальная мембрана для ионов непроницаема, поэтому на наружной стороне мембраны нарастает концентрация ионов водорода. Вследствие увеличения концентрации протонов эта сторона приобретает положительный заряд. Электроны в свою очередь молекулами переносчиками переправляются на внутреннюю мембрану, где они соединяются с кислородом.
О2 + е =О-2
Молекулярный кислород диффундирует в митохондрии из окружающей среды. Следовательно, катионы водорода и ионы кислорода по обе стороны мембраны создают разноимённо заряженное электрическое поле.
В некоторых участках мембраны встроены молекулы фермента, синтезирующего АТФ (АТФ-синтетаза). В молекуле АТФ-синтетазы имеется канал, через который могут пройти протоны водорода. Это происходит только в том случае, если разность потенциалов достигнет порядка 200мВ.При достижении этого значения протоны силой электрического поля проталкиваются через протонный канал в молекуле АТФ-синтетазы на внутреннюю сторону мембраны. На внутренней стороне мембраны протоны водорода взаимодействуют с ионами кислорода и образуют воду:
О-2 + 4Н+ = 2 Н2О
При прохождении ионов водорода через канал в молекуле АТФ-синтетазы происходит синтез АТФ из АДФ и фосфорной кислоты.
Многие реакции кислородного расщепления сопровождаются освобождением энергии. В сумме это довольно большая величина -2600кДж на каждые 2 моля молочной кислоты. 45% этой энергии рассеивается в виде теплоты, а 55% - сберегается в виде АТФ.
Процесс кислородного расщепления выражается уравнением:
2С3Н6О3 + 6О2 + 36АДФ+36Н3РО4= 6СО2 +6Н2О + 36АТФ+36Н2О
Просуммировав это уравнение с уравнением гликолиза получим итоговое уравнение:
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4= 2С3Н6О3 + 2АТФ+2Н2О
2С3Н6О3 +6О2 +36АДФ+36Н3РО4 = 6СО2+36АТФ+42Н2О
_____________________________________________________________
С6Н12О6+6О2+38АДФ+38Н3РО4=6СО2 + 38АТФ + 44Н2О
Это уравнение показывает, что в результате полного расщепления глюкозы образуются конечные продукты распада – вода и углекислый газ, а самое главное – синтезируется 38 молекул АТФ, в которых запасается большая часть энергии.
III. Закрепление изученного материала.
Решение задач.
Домашнее задание.