Синтез АТФ

Превращение энергии в процессе диссимиляции.

Клеточное дыхание.

Первый этап называется подготовительным: сложные органические вещества под действием пищеварительных ферментов распадаются на простые и при этом выделяется энергия только в виде тепла. Белки распадаются на аминокислоты, жиры- на глицерин и жирные кислоты, крахмал - на α-глюкозу,

нуклеиновые кислоты – до нуклеотидов.

Второй этап: „гликолиз"(бескислородный, анаэробный) осуществляется в гиалоплазме (коллоидная жидкость, содержимое клетки, кроме органелл), с мембранамзан, в нём участвуют ферменты, расщеплению подвергается глюкоза:

С ₆Н₁₂О₆ + 2АДФ + 2Ф    →    2 СзН₆Оз + 2АТФ + 2Н₂О

40% идёт на синтез АТФ

2АДФ+2Ф-2АТФ     

60% - в виде теплоты.

Третий этап ,,гидролиз" (кислородный, аэробный)осуществляется в

митохондриях, связан с матриксом митохондрий и внутренней мембраной. В нём участвуют ферменты, расщеплению подвергается молочная кислота, образовавшаяся при гликолизе:

СзН₆Оз  + 3Н₂О → 3СО ₂ + 12Н⁺

СО₂(диоксид углерода) выделяется из митохондрий в окружающую среду, а атом водорода включается в цепь реакций, конечный результат которых - синтез АТФ. Эти реакции проходят в такой последовательности:

1)атом водорода с помощью ферментов-переносчиков поступает во внутреннюю мембрану митохондрий, образующую кристы, где он окисляется.

Н - е =Н⁺

2)протон водорода Н⁺ (катион) выносится переносчиками на наружную поверхность мембраны крист. Для протонов эта мембрана непроницаема, потому они накапливаются в мембранном пространстве, образуя протонный резервуар;

3)электроны водорода переносятся на внутреннюю поверхность мембраны крист и там же присоединяются к кислороду с помощью фермента оксидазы. образуя при этом отрицательно заряжённый активный кислород (анион).

О₂ + е = О₂ ^-

4)катионы и анионы по обе стороны мембраны создают разноимённо заряжённое электрическое поле и, когда разность потенциалов достигает 200 милливольт, начинает действовать протонный канал. Он возникает в  молекулах ферментов АТФ-синтетаз, которые встроены во внутреннюю мембрану, образующую кристы;

5)через протонный канал протоны водорода Н ⁺ устремляются внутрь митохондрий, создавая высокий уровень энергии, большая часть которой идёт на синтез АТФ из АДФ и из Ф(фосфорной кислоты), а протоны

водорода Н⁺ взаимодействуют с активным кислородом, образуя Н₂O и молекулярный кислород.

4Н⁺ +2О^- ₂ =2Н₂О+О₂Таким образом, О₂, поступающий в митохондрии в процессе дыхания организма, необходим для присоединения протонов водорода Н⁺. При его отсутствии весь процесс в митохондриях прекращается, т.к. электронно-транспортная цепь перестаёт функционировать.

 Реакция  третьего этапа:

2СзН₆Оз+6О₂+36АДФ+3С0₂+36АТФ+42Н₂0

Итак, в результате расщепления одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ: на втором этапе-2АТФ, на третьем- 36АТФ. Образовавшиеся молекулы АТФ выходят за пределы митохондрий и участвуют во всех процессах клетки, где необходима энергия. Расщепляясь, АТФ отдаёт энергию

( 1 фосфатная связь заключает 40кДж) и в виде АДФ и Ф(фосфаты) возвращается в митохондрии.

Суммарное уравнение диссимиляции:

С₆Н₁₂О₆+6О₂+38АДФ+38Ф = 6С0₂+38АТФ+44Н₂0