Біологічне окислення глюкози як основа гетеротрофного харчування

Гетеротрофи використовують готові органічні речовини, синтезовані фототрофами або отримані від інших гетеротрофів. Для вивільнення енергії використовуються процеси біологічного окислення в анаеробних і аеробних умовах. Процес протікає в декілька ступенів за участю комплексу ферментів і переносників електронів. Приблизно 50% енергії запасається у вигляді АТФ, інша частина перетворюється в теплоту.

Окислення глюкози – найбільш важливий, основний процес. На першому етапі йде окислення глюкози до піровиноградної кислоти (пірувату, ПВК) з утворенням 2 молекул АТФ (гліколіз).

Надалі ПВК за відсутності кисню може окислюватися до молочної кислоти або інших речовин. Анаеробне окислення субстратів бактеріями називається бродінням і може бути також спиртовим, маслянокислим, оцтовокислим і т.д. У присутності кисню йде аеробне окислення до Н2О і СО2, яке протікає в мітохондріях і включає комплекс реакцій – цикл Кребса або трикарбонових кислот (ЦТК) і окисне фосфорилювання.

Біологічний сенс циклу Кребса: при переході від однієї карбонової кислоти до іншої отщепляется водень, який захоплюється акцептором НАД або ФАД, які відновлюються і передають енергію до АТФ в дихальної ланцюга. Після того, як Н + віддав свою енергію, він зв’язується з О2.

Загальні рівняння:

С6Н12О6 + 6 Н2О – 6 СО2 + 12 Н + + 4 АТФ (гліколіз + цикл Кребса) 12Н + + 6О2 – 12 Н2О + 34 АТФ (дихальна ланцюг).

Таким чином, при повному окислюванні глюкози утворюється 38 молекул АТФ. Інші, більш складні поживні речовини спочатку розщеплюються до мономерів (полісахариди – на моносахара, білки – на амінокислоти, жири – на гліцерин і жирні кислоти), а потім можуть включатися в ЦТК на різних етапах. ЦТК постачає клітку не тільки енергією, але і речовинами для синтезу необхідних клітині складних молекул (можливо перебіг зворотних реакцій).

Посилання на основну публікацію