Кислородное окисление, или дыхание

Заключается в полном расщеплении пировиноградной кислоты, происходит в митохондриях и при обязательном присутствии кислорода.

Пировиноградная кислота транспортируется в митохондрии. Здесь происходит дегидрирование (отщепление водорода) и декарбоксилирование (отщепление углекислого газа) ПВК с образованием двухуглеродной ацетильной группы, которая вступает в цикл реакций, получивших название реакций цикла Кребса. Идет дальнейшее окисление, связанное с дегидрированием и декарбоксилированием.

В результате на каждую разрушенную молекулу ПВК из митохондрии удаляется 3 СО₂; образуется 5 пар атомов водорода, связанных с переносчиками (4НАД·Н₂, ФАД·Н₂), а также 1 молекула АТФ.

2 молекулы АТФ образуются в результате гликолиза, 2 — в цикле Кребса; 2 пары атомов водорода (2НАД· Н2) образовались в результате гликолиза, 10 пар — в цикле Кребса.

Последним этапом является окисление пар атомов водорода с участием кислорода до воды с одновременным фосфорилированием АДФ до АТФ. Водород передается трем большим ферментным комплексам (флавопротеины, коферменты Q, цитохромы) дыхательной цепи, расположенным во внутренней мембране митохондрий. У водорода отбираются электроны, которые в матриксе митохондрий в конечном итоге соединяются с кислородом:

О₂ + e^— → О₂^—.

Протоны закачиваются в межмембранное пространство митохондрий, в «протонный резервуар». Внутренняя мембрана непроницаема для ионов водорода, с одной стороны она заряжается отрицательно (за счет О₂^—), с другой — положительно (за счет Н⁺). Когда разность потенциалов на внутренней мембране достигает 200 мВ, протоны проходят через канал фермента АТФ-синтетазы, образуется АТФ, а цитохромоксидаза катализирует восстановление кислорода до воды. Так в результате окисления двенадцати пар атомов водорода образуется 34 молекулы АТФ.

Суммарная реакция расщепления глюкозы до углекислого газа и воды выглядит следующим образом:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ + 38АДФ + 38Ф→ 6СО₂ + 6Н₂О + 38АТФ + Q_т, где Q_т — тепловая энергия.

Рис. 7.21. Общая схема процесса кислородного окисления

Вопросы для проверки темы

1. Как и какими учеными была открыта наследственная функция ДНК?

2. Какое строение имеет ДНК?

3. Кем это было установлено впервые?

4. Какое биологическое значение имеет репликация ДНК?

5. Почему этот процесс носит полуконсервативный характер?

6. Как выглядит структура гена в современном представлении?

7. Что происходит при процессинге и в процессе сплайсинга?

8. В чем сходство и различие процессов транскрипции и трансляции?

9. Что такое генетический код?

10. Каковы его свойства и биологическое значение?

1. Объясните какое биологическое значение имеют митоз и мейоз.

12. Сравните митоз и мейоз.

13. В чем сходства и различия?

14. В чем сходство и различие гликолиза и кислородного этапа энергетического обмена?