Энергетический обмен - это ряд биохимических реакций, входе которых создаются молекулы АТФ.
В свою очередь молекула АТФ - это основной переносчик энергии в клетках. Когда мы потребляем какую-либо пищу, то энергия из этой еды запасается преимущественно в виде молекул АТФ
Энергетический обмен протекает в 3 этапа:
- Подготовительный этап - в ходе него полимеры расщепляются (происходит гидролиз) до мономеров (например крахмал до глюкозы или белки до аминокислот). Данный этап происходит в желудочно-кишечном тракте или в лизосомах.
- Бескислородный (анаэробный) этап. Данная стадия протекает в цитоплазме клетки и состоит из гликолиза - процесса окисления глюкозы до двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК, пируват). При этом в ходе гликолиза образуется 4 молекулы АТФ, 2 из которых затрачиваются на сам гликолиз, поэтому профит получается только 2 АТФ.
Если в клетке есть достаточное количество кислорода, то после этой стадии пируват отправляет в митохондрии и начинается следующий - кислородный этап. Если же кислорода недостаточно, то пировиноградная кислота будет превращена в молочную кислоту (лактат)
Как мы видим в ходе гликолиза также образуются молекулы НАДН (NADH), которые в дальнейшем будут использованы для создания АТФ
3. Аэробный (кислородный) этап. Этот этап протекает в митохондриях и начинается с образования молекулы Ацетил-КоА из ПВК при наличии кислорода
Ацетил-КоА в свою очередь вступает в цикл Кребса (цикл лимонной кислоты, цикл трикарбоновых кислот), то есть цикл биохимических реакций, в ходе которого образуется большое количество молекул НАДН, ФАДН2, а также CO2. Помимо этого в ходе цикла Кребса также образуется молекула ГТФ, которая является аналогом АТФ и также используется для снабжение клетки энергией. Важно не забывать, что в ходе гликолиза образовалось 2 молекулы ПВК, и из этих двух молекул ПВК образуется 2 молекулы Ацетил-КоА и следовательно цикл Кребса пройдет 2 раза.
Получившиеся молекулы НАДН и ФАДН2 являются переносчиками водорода. Данные молекулы будут использоваться в следующем процессе - окислительном фосфорилировании, в ходе которого синтезируется 34 АТФ.
Окислительное фосфорилирование протекает на складках внутренней мембране митохондрии - кристах. На кристах находятся белки электрон-транспортной цепи (ЭТЦ). Данные белки забирают 2 электрона от НАДН, в результате чего НАДН распадается до НАД+ и Н+.
Используя энергию электронов, белки ЭТЦ перекачивают ионы Н+ в межмембранное пространство митохондрий и создают электрохимический градиент (в межмембранном пространстве положительный заряд, а в матриксе - отрицательный) который будет использоваться для активизации работы АТФ-синтазы и создания 34 молекул АТФ из АДФ и фосфата (более подробно этот механизм я объясняю на видео).
Попав в межмембранное пространство, положительные водороды Н+ стремятся вернуться назад в отрицательно заряженный матрикс митохондрии, но они могут пройти только через специальный фермент - АТФ-синтазу. Движение водородов через АТФ-синтазу создает энергию, необходимую для создания АТФ из АДФ и фосфата. Также, в ходе окислительного фосфорилирования образуется метаболическая вода
Таким образом, в ходе окислительного из одной молекулы глюкозы образуется 34 молекулы АТФ и 6 молекул Н2О
Резюмируя, можно сказать что при полном окислении одной глюкозы образуется 38 молекул АТФ (2 в гликолизе и еще 36 в энергетическом обмене), 6 молекул СО2 и 6 молекул Н2О
Так как из одной молекулы глюкозы в ходе цикла Кребса образуется 2 АТФ, а в окислительном фосфорилировании еще 34, то можно сказать что суммарно в ходе аэробного этапа энергетического обмена получается 36 АТФ из одной глюкозы
Если данная статья помогла вам разобраться в энергетическом обмене, то пожалуйста поставьте лайк и напишите комментарии, это поможет поему продвижению :)