Окисление аэробное глюкозы

Рис. 18.4. Последовательность реакций гликолиза, его связь с аэробным окислением глюкозы, гликогенолизом, спиртовым брожением цифры в кружке обозначают номера реакций цифрой (2) — отмечены молекулы, представленные дважды в расчете на одну молекулу глюкозы

Анаэробное окисление молекулы глюкозы до двух молекул пировиноградной кислоты приводит к образованию двух молекул восстановленного никотинамида и двух молекул АТФ. С развитием аэробного метаболизма две молекулы восстановленного никотинамида смогли передавать выделяемые ими водородные атомы в дыхательную цепь для образования еще шести молекул АТФ. Сочетание анаэробного и аэробного метаболизмов приводит, таким образом, к образованию в сумме 38 молекул АТФ на каждую молекулу глюкозы, окислившуюся до двуокиси углерода и воды. [c.49]

Ацетил-КоА далее включается в цикл лимонной кислоты, где расщепляется до СО2 и Н2О. Вода образуется на системе дыхательных ферментов при взаимодействии водорода, образовавшегося в реакциях биологического окисления, с атомарным кислородом вдыхаемого воздуха. Суммарное уравнение аэробного окисления молекулы глюкозы можно представить таким образом [c.174]

В тканях и клетках организма происходят также процессы аэробного распада углеводов. Аэробному распаду подвергаются продукты, образующиеся при анаэробном расиаде углеводов (молочная кислота, этиловый спирт). Аэробный распад в определенных клетках и тканях может начинаться и с окисления фосфорилированной глюкозы. При распаде углеводов в тканях принято различать этапы анаэробный и аэробный. [c.277]

Энергетическая эффективность аэробного окисления молекулы глюкозы [c.174]

При аэробном или анаэробном метаболизме организмы получают энергию в процессе окисления подложки — сахара (глюкозы) или какого-либо другого материала (битума). Это окисление с выделением энергии происходит путем перехода протонов или электронов через ряд стадий, регулируемых ферментами, до появления конечного акцептора электронов. В аэробных процессах конечным акцептором электрона или иона водорода является кислород. В анаэробных процессах таким акцептором является окисленный материал типа нитрата или сульфата. Опыт показал, что аэробный метаболизм эффективнее анаэробного, так как для роста в аэробных процессах требуется меньше материала подложки, чем в анаэробных при одинаковом количественном росте бактерий. Причиной такого явления, известного как эффект Пастера, является большее выделение энергии в процессе аэробного метаболизма. [c.186]

Брожение является также жизненно важным процессом и для человеческого организма. Хотя в обычных условиях наши мышцы получают вполне достаточные количества кислорода, чтобы произошло окисление пирувата и образование АТР аэробным путем, бывают обстоятельства, когда поступление кислорода оказывается недостаточным. Например, при крайнем напряжении сил, когда уже весь запас кислорода израсходован, мышечные клетки образуют лактат путем брожения. Более того, в белых мышцах рыб или домашней птицы аэробный метаболизм относительно невелик, и основным конечным продуктом оказывается L-лактат. В организме человека есть такие ткани, которые слабо снабжаются кровью, например хрусталик и роговица глаза. В клетках этих тканей окислительный метаболизм выражен слабо, а энергия в основном образуется при сбраживании глюкозы в лактат. [c.345]

В аэробных условиях гликолитический распад глюкозы до пировиноградной кислоты можно рассматривать как первую стадию окисления глюкозы до конечных продуктов этого процесса - СО, и Н,0. [c.328]

Аэробное окисление углеводов — окисление молекулы глюкозы в тканях организма с участием кислорода до конечных продуктов обмена с образованием 38 АТФ. Аэробный обмен (клеточное дыхание) — процесс распада и окисления питательных веществ с участием кислорода, протекающий в митохондриях с образованием АТФ. Белки — высокомолекулярные азотсодержащие соединения, состоящие из аминокислот. [c.487]

Аэробный механизм ресинтеза АТФ включает в основном реакции окислительного фосфорилирования, протекаемые в митохондриях. Энергетическими субстратами аэробного окисления служат глюкоза, жирные кислоты, частично аминокислоты, а также промежуточные метаболиты гликолиза — молочная кислота, окисления жирных кислот — кетоновые тела. [c.308]

Снижение скорости потребления глюкозы и прекращение накопления лактата в присутствии кислорода носит название эффекта Пастера. Впервые это явление наблюдал Л. Пастер во время своих широко известных исследований роли брожения в производстве вина. В дальнейшем было показано, что эффект Пастера наблюдается также в животных и растительных тканях, где кислород тормозит анаэробный гликолиз. Значение эффекта Пастера, т.е. перехода в присутствии кислорода от анаэробного гликолиза или брожения к дыханию, состоит в переключении клетки на наиболее эффективный и экономичный путь получения энергии. В результате скорость потребления субстрата, например глюкозы, в присутствии кислорода снижается. Молекулярный механизм эффекта Пастера заключается, по-ви-димому, в конкуренции между системами дыхания и гликолиза (брожения) за АДФ, используемый для образования АТФ. Как известно, в аэробных условиях значительно эффективнее, чем в анаэробных, происходят удаление и АДФ, генерация АТФ, а также регенерирование НАД, окисленного из восстановленного НАДН. Иными словами, уменьшение в присутствии кислорода количества и АДФ и соответствующее увеличение количества АТФ ведут к подавлению анаэробного гликолиза. [c.353]

При аэробном дыхании выделяется значительно больше энергии, чем при анаэробном. Так, если при полном окислении молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, то при брожении ее— всего 2. Поэтому анаэробам приходится перерабатывать значительно большее количество органического вещества, чем аэробам, для получения одинакового количества энергии. [c.218]

В аэробных условиях конечным продуктом гликолитического расщепления является пируват и две молекулы НАДН, образовавшиеся в результате окисления двух молекул глицеральдегид-З-фосфата [реакция (6) гликолиза] последние окисляются до НАД , отдавая свои электроны в митохондриальную цепь переноса электронов (см. рис. 18.4). Таким образом, к суммарному итогу гликолиза (две молекулы АТФ) добавляется еще шесть молекул АТФ, образующихся в результате окислительного фосфорилирования. Следовательно, баланс АТФ при гликолитическом расщеплении глюкозы в аэробных условиях составляет 8 молекул АТФ, из них 2 молекулы АТФ образовались за счет субстратного, а 6 — окислительного фосфорилирования. [c.250]

В аэробных условиях реакции гликолиза, остановившиеся на стадии образования пирувата (непосредственного предшественника лактата), составляют первую, начальную фазу деструкции углеводов, связанную далее с циклом трикарбоновых кислот. Гликолиз и цикл трикарбоновых кислот приводят к полному окислению глюкозы до СО2 и вьщелению больших количеств метаболической энергии (АТФ). [c.243]

Основным катаболическим процессом деструкции глюкозы в клетках животных и человека является последовательность ряда реакций ее окисления, в результате которьгх в анаэробных условиях глюкоза превращается в лактат, а в аэробных — в конечные продукты СО2 и воду. Ниже приведена биологическая значимость окислительных превращений глюкозы [c.242]

Пентозный цикл — аэробное окисление углеводов (глюкозы), промежуточными продуктами которого является образование пентоз (рибозы и др.). [c.492]

По содержанию ионов К и Ка цереброспинальная жидкость практически не отличается от плазмы крови. Ионов Са в ней почти в 2 раза меньше, чем в плазме крови. Содержание ионов СГ заметно выше, а концентрация ионов бикарбоната несколько ниже в цереброспинальной жидкости, чем в плазме. Таким образом, минеральный состав цереброспинальной жидкости имеет характерные особенности и отличается от такового плазмы крови. Все это дает основание считать, что проникновение веществ через мембрану сосудистого эндотелия нервной системы — активный биохимический процесс. Источниками энергии для активного транспорта служат процесс аэробного окисления глюкозы и лишь в незначительной степени гликолиз. [c.644]

Во время мышечной деятельности в мотонейронах коры головного мозга происходит формирование и последующая передача двигательного нервного импульса. Оба эти процесса - формирование и передача нервного импульса - осуществляются с потреблением энергии молекул АТФ. Образование АТФ в нервных клетках происходит аэробно, путем окислительного фосфорилирования. Поэтому при мышечной работе увеличивается потребление мозгом кислорода из протекающей крови. Другой особенностью энергетического обмена в нейронах является то, что основным субстратом окисления является глюкоза, поступающая с током крови. [c.158]

Глюкозооксидаза осуществляет окисление свободной глюкозы с образованием глюконовой кислоты. Наличие этой аэробной дегидрогеназы достоверно установлено у некоторых плесневых грибов. Не исключено присутствие фермента в тканях высших растений. [c.234]

Суммарный процесс полного окисления глюкозы в аэробных условиях описывается стехиометрическим уравнением [c.260]

TAS в выражении ДС = АН - TAS был больше по абсолютной величине, чем член АН. AS = (ДС - ДН)/333. 18.48. ДС° равно нулю при ДЯ° - TAS = О, откуда следует, что это должно иметь место при температуре Т = = AH°/AS°. Для реакции 2(г.) -> 20 (г.) АН° = 495 кДж, AS° = 117 Дж/К. Следовательно, Г = 4230 К. Разумеется, полученное значение является лишь приближенной оценкой, в которой использованы значения АН и AS при 298 К последние вряд ли сохраняют такие значения при гораздо более высоких температурах. 18.50. Для аэробной реакции ДО = = -2875 к Дж, для анаэробной реакции ДО = = - 226 кДж. Константа равновесия первой реакции больше, она равна 3 Первая реакция позволяет получить больше энергии для выполнения работы, которая может быть израсходована на осуществление других, несамопроизвольных реакций, если они связаны с окислением глюкозы. [c.475]

Аэробный путь прямого окисления глюкозы или, как его называют, пентозофосфатный путь (пентозный цикл). [c.319]

Изменение свободной энергии при окислении 1 молекулы глюкозы молекулярным кислородом (ДСо = -2870 кДж/моль) того же порядка, что и окисление этого же субстрата в анаэробных условиях нитратом, восстанавливающимся до нитрита (А0о= = -1770 кДж/моль) или молекулярного азота (А Со = -2700 кДж/моль). Таким образом, энергетические возможности процесса окисления глюкозы с участием нитрата сопоставимы с энергетическими возможностями процесса аэробного дыхания. Запасание клеткой полезной энергии при денитрификации зависит от организации электронного транспорта, свойств и локализации соответствующих редуктаз. Электронтранспортные цепи денитрификаторов в анаэробных условиях содержат все основные типы связанных с мембранами переносчиков флавопротеины, хиноны (убихинон, менахинон или нафтохинон), цитохромы типа Ь, с. Цитохромоксидазы в этих условиях не синтезируются. [c.406]

При аэробном дьгхании на каждую окисленную молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ. [c.351]

Анаэробная ферментация (или гликолиз), цикл лимонной кислоты и дыхательная цепь присущи всему живому на Земле вьипе уровня бактерий. Некоторые аэробные, т.е. поглощающие кислород, бактерии тоже используют этот процесс для полного окисления глюкозы или аналогичного метаболита-в диоксид углерода и воду. Другие анаэробные, т.е. непотребляющие кислород, бактерии осуществляют только ферментацию поглощение глюкозы или других богатых энергией молекул, их разрыв на меньшие молекулы, такие, как пропионовая кислота, уксусная кислота или этанол, и использование сравнительно небольших количеств высвобождаемой сво- [c.333]

После расщепления глюкозы до молочной кислоты большая часть оставшейся в ней энергии извлекается во второй фазе процесса — в окислении лактата до СОг и НгО кислородом воздуха. Первая фаза гликолиз — анаэробное (т.,е. протекающее без участия кислорода) превращение глюкозы, вторая фаза — аэробное превращение, т.е. собственно окисление. [c.104]

При окислительной деструкции глюкозы образуется две молекулы ацетилкофермента А, т.е. создаегся 24 биоэнергетических эквивалента. В сочетании с теми 14, которые образуются в ходе превращения глюкозы в ацетилкофермент А, аэробный гликолиз обеспечивает образование 38 макроэргических связей на одну молекулу глюкозы или 39 на один остаток глюкозы в составе гликогена или крахмала. Таким образом, аэробное окисление глюкозы с точки зрения биоэнергетики почти в 20 раз более эффективно, чем брожение. [c.361]

Конечными продуктами окисления глюкозы в организме являются углекислота и вода окисление сопровождается выделением энергии. Главное соединение, участвующее в обмене глюкозы,— это глюкозо-6-фосфат. Как было показано выше, глюкозоб-фосфат может образовываться путем фосфорилирования глюкозы, контролируемого инсулином. Образовавшись, он может превратиться в гликоген или в свободную глюкозу или же подвергнуться превращениям, происходящим различными путями и по различным механизмам. Два главнейших пути превращений глю-козо-6-фосфата — это анаэробный путь, или схема Эмбдена — Мейергофа, за которым следует аэробный цикл, или цикл Кребса. Основная часть энергии, выделяющейся при окислении молекулы глюкозы, освобождается в цикле Кребса, однако весьма важно, что пировиноградная кислота, используемая в цикле Кребса, образуется в цепи реакций схемы Эмбдена — Мейергофа. [c.367]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Если взять молекулу сахара глюкозы (С( Н120б) и подвергнуть ее биологическому окислению, четыре молекулы диоксида углерода образуются в цикле Кребса, а две — в процессе превращения пировиноградной кислоты в ацетилкофермент А. (Каждая молекула глюкозы дает две молекулы пировиноградной кислоты, см. рис. 18-1.) Однако только 10% всей энергии, которая выделяется при аэробном (т. е. требующем присутствия кислорода) расщеплении глюкозы, приходится на цикл Кребса остальная энергия образуется в дыхательной цепи, где в результате взаимодействия между НАД Н и О а получаются НАД и НаО. [c.191]

Г.-простейшая форма биол. механизма аккумулирования энергии углеводов в АТФ. Считают, что он возник в период когда в атмосфере Земли пе было О2. При энергетически более выгодном аэробном окислении из одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ. [c.580]

Особенность биол. окисления в аэробных условиях состоит в том, что орг. субстрат обычно полностью окисляется до СОз и воды в циклич. последовательностях р-ций. Пример такого окисления-превращения в цикле трикарбоновых к-т ацетата, образующегося в виде АцКоА при окислит, расщеплении жирных к-т, углеводов и нек-рых аминокислот. Др. пример-полное окисление глюкозы в пентозофосфатном цикле. Циклич. пути благодаря полному окислению субстратов позволяют извлекать из орг. соед. максимум заключенной в них своб. энергии. [c.317]

Ретикулоциты (незрелые эритроциты) содержат митохондрии, способные как к аэробному, так и к анаэробному окислению глюкозы. В опыте, в котором эти клетки инкубировались в оксигенированном растворе Кребса — Рингера с 10 мМ глюкозы, добавление антимицина А приводило через 15 мин к изменениям концентрации метаболитов, указанным в таблице . [c.518]

Основной путь катаболизма углеводов включает в себя гликолиз моносахаридов - О-глюкозы и В-фруктозы, источниками которых в растениях служат сахароза и крахмал. Гликолизом называют расщепление молекулы гексозы на два Сз-фрагмента (схема 11.26). В итоге образуются две молекулы пировиноградной кислоты, а выделяющаяся энергия запасается в двух молекулах АТФ, синтез которых произошел в результате так называемого субстратного фосфорилирования молекул АДФ. Для регенерирования НАД, участвующего в гликолизе, молекулы его восстановленной формы должны отдать полученные от субстрата окисления электрон и протон. В роли их акцептора в обычных для растений аэробных условиях выступает молекулярный кислород. Выделяющаяся при переносе электронов от НАДН к О2 энергия также используется для фосфорилирования АДФ, которое называют окислительным фосфорилирова-нием. Это дает дополнительно еще 4 молекулы АТФ. [c.338]

Промежуточное положение занимают факультативно анаэробные микроорганизмы, например спиртовые дрожжи, которые нормально растут в среде без особого воздушного аэрирования. Метанокисляющие бактерии, используемые для биосинтеза витамина В12, не переносят присутствия кислорода, поэтому в начале процесса ферментации через культуральную жидкость продувают СО2 для деаэрации и перемешивания. При производстве хлебопекарных и кормовых дрожжей среду интенсивно аэрируют, продувая за 1 мин через каждую единицу объема среды 1—2 ед. объема воздуха, причем последний должен быть тонко диспергирован в среде. В среднем можно считать, что в аэробных условиях при окислении глюкозы до СО2 на каждый грамм глюкозы нужен 1 г кислорода. [c.55]

Как отмечалось, одна молекула НАДН (3 молекулы АТФ) образуется при окислительном декарбоксилировании пирувата в ацетил-КоА. При расщеплении одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пирувата, а при окислении их до 2 молекул ацетил-КоА и последующих 2 оборотов цикла трикарбоновых кислот синтезируется 30 молекул АТФ (следовательно, окисление молекулы пирувата до СО, и Н,0 дает 15 молекул АТФ). К этому количеству надо добавить 2 молекулы АТФ, образующиеся при аэробном гликолизе, и 6 молекул АТФ, синтезирующихся за счет окисления 2 молекул внемитохондриального НАДН, которые образуются при окислении 2 молекул глицеральдегид-З-фосфата в дегидрогеназной реакции гликолиза. Следовательно, при расщеплении в тканях одной молекулы глюкозы по уравнению gH ,Og + 60,—>6СО, + 6Н,0 синтезируется 38 молекул АТФ. Несомненно, что в энергетическом отнощении полное расщепление глюкозы является более эффективным процессом, чем анаэробный гликолиз. [c.349]

Для реализации биосинтеза и метаболизма необходима энергия, запасаемая в клетках в химической форме, главным образом в экзергонических третьей и второй фосфатной связи АТФ. Соответственно метаболические биоэнергетические процессы имеют своим результатом зарядку аккумулятора — синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата. Это происходит в процессах дыхания и фотосинтеза. Современные организмы несут память об эволюции, начавшейся около 3,5 10 лет назад. Имеются веские основания считать, что жизнь на Земле возникла в отсутствие свободного кислорода (см. 17.2). Метаболические процессы, протекающие при участии кислорода (прежде всего окислительное фосфорилирование при дыхании), относительно немногочисленны и эволюционно являются более поздними, чем анаэробные процессы. В отсутствие кислорода невозможно полное сгорание (окисление) органических молекул пищевых веществ. Тем не менее, как это показывают свойства ныне существующих анаэробных клеток, и в них необходимая для жизни энергия получается в ходе окислительно-восстановительных процессов. В аэробных системах конечным акцептором (т. е. окислителем) водорода служит Ог, в анаэробных — другие вещества. Окисление без Oj реализуется в двух путях брожения — в гликолизе и в спиртовом брожении. Гликолиз состоит в многостадийном расщеплении гексоз (например, глюкозы) вплоть до двух молекул пирувата (пировиноградной кислоты), содержащих по три атома углерода. На этом, пути две молекулы НАД восстанавливаются до НАД.Н и две молекулы АДФ фосфоршгируются— получаются две молекулы АТФ. Вследствие обратной реакции [c.52]

Все низкомолекулярные компоненты клеток должны в определенных условиях подвергаться деградации. Иногда деградация должна обеспечить удаление скопившихся излишков тех или иных соединений. В ряде важных случаев такая деградация является поставщиком необходимых строительных компонентов и обеспечивает биоэнергетические потребности организма. Так, в 1.2 уже отмечалось, что окисление глюкозы и других органических соединений атмосферным кислородом является важнейшим источником энергии у аэробных, не способных к фотосинтезу организмов. Процессы окислительной и неокислительной деструкции также являются многостадийными и проходят через ряд промежуточных соединений. Например, важным этапом окислительной деградации глюкозы является ее превращение в соль пировиноградной кислоты — пируват СНзСОСОО". Этот процесс, который детально рассматривается в 8.2, проходит через образование девяти промежуточных соединений. Дальнейшее полное сгорание цирувата до СО2 и воды проходит еще через одиннадцать промежуточных веществ (см. 8.4). [c.59]

К первому классу ферментов относятся практически все ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные превращения. Эти ферменты называются оксидоредуктазами. Их систематическое название складывается из названия восстановителя (дЬнора электронов), окислителя (акцептора электронов) и названия класса. Например фермент, катализирующий окисление этанола до ацеталь-дегида с использованием NAD в качестве окислителя, по систематической номенклатуре называют алкоголь NAD -оксидоредуктаза. Следует сразу же подчеркнуть, что квалификация одного из участников реакции как донора, а другого как акцептора электронов в ряде случаев имеет условный характер, поскольку реакция может сопровождаться небольшим изменением энергии Гиббса и в зависимости от условий протекать в живых системах в одном или другом направлении. Например, при поступлении этанола в живой организм в аэробных условиях реакция протекает в сторону образования ацетальдегида, а в условиях спиртового брожения обеспечивает превращение образующегося из глюкозы ацетальдегида до этанола. [c.129]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология