Энергия, высвобождающаяся из глюкозы

На рис. 21-21 показано строение молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), играющего ключевую роль в биохимическом процессе запасания энергии. Эта молекула построена из аденина (см. рис. 21-3), рибозы (моносахарид с пятью атомами углерода) и трех связанных в цепочку фосфатных групп. Концевая фосфатная группа в АТФ может гидролизоваться, или отщепляться, с присоединением к продуктам ионов ОН и Н от воды, в результате чего образуются ортофосфорная кислота и аденозиндифосфат (АДФ). Далее АДФ может снова разлагаться с образованием еще одной фосфатной группы и аденозинмонофосфата (АМФ). Наконец, отщепление последней фосфатной группы приводит к образованию аденозина. При отщеплении каждой из первых двух фосфатных групп высвобождается свободная энергия 30,5 кДж моль а при отщеплении третьей-только 8 кДж моль" Именно АТФ, а точнее его первая фосфатная связь (крайняя слева на рисунке) является главным местом запасания энергии в любой живой клетке. Каждый раз, когда молекула глюкозы биохимиче- [c.327]

Крахмал первоначально подвергается воздействию находящегося в слюне фермента, птиалина, но в основном гидролиз крахмала происходит в тонком кишечнике, где под действием ферментов поджелудочной железы и других высокоактивных ферментов крахмал превращается в глюкозу. Часть простых сахаров, к числу которых относится глюкоза, переносится кровью в печень, где происходит их отложение в составе гликогена. Другая часть сахаров поступает непосредственно в общий кровоток, где они сгорают с выделением энергии, превращаются в жиры либо накапливаются в мышцах в виде гликогена. Гликоген может высвобождаться при первой же необходимости и служит источником энергии. Метаболизм углеводов регулируется таким гормоном, как инсулин. Механизмы превращения углеводов в СО2 и Н2О очень сложны и не будут рассматриваться в данной книге. [c.486]

Сколько молей АТФ синтезируется при расщеплении 1 моля глюкозы Сколько свободной энергии запасается при этом Сколько свободной энергии высвобождается при окислении глюкозы и каков коэффициент полезного действия при ее запасании с помощью АТФ [c.344]

При распаде углеводов освобождается потенциальная химическая энергия, заключенная в питательных веществах. Эту энергию организм з той или иной степени может использовать. Аккумуляторами и переносчиками энергии являются макроэргические соединения. Энергия высвобождается при гидролитическом расщеплении макроэргических связей. Без фосфорилирования глюкоза не может подвергаться превращению в процессе дыхания, поэтому, для того чтобы придать ей такую способность, должно произойти фосфорилирование глюкозы. Для фосфорилирования необходимо затратить химическую работу, что осуществляется при переносе макроэргических фосфатных связей АТФ. Одна из молекул АТФ передает свой фосфатный радикал непосредственно глюкозе, а другая — фруктозо-6-фос-фату. Только после этого шестиуглеродная молекула углевода может быть расщеплена с образованием двух триоз. В последующих реакциях затраченные макроэргические связи образуются вновь. Первые две связи возникают в результате окисления фосфоглицеринового альдегида (реакция 7), а еще две связи — [c.160]

Огромная эффективность, с которой энергия высвобождается, запасается и снова выделяется, - тоже результат деятельности ферментов. Энергию организм может получать не только из глюкозы, но и при расщеплении белков, а также жирных кислот, содержащихся в жирах. Для окисления этих веществ клетки используют те же ферменты, что и для окисления глюкозы. [c.446]

Без митохондрий животные клетки получали бы весь свой АТР за счет анаэробного гликолиза. Но гликолиз, при котором глюкоза расщепляется до пирувата (разд. 2.3.2), высвобождает лишь небольшую часть той энергии, которую можно получить при полном окислении сахаров. В митохондриях сахара (и жирные кислоты) полностью окисляются молекулярным кислородом до СО2 и HjO высвобождаемая энергия используется настолько эффективно, что каждая молекула глюкозы дает 36 молекул АТР, в то время как при гликолизе на одну молекулу глюкозы приходятся только две молекулы АТР. [c.7]

При гликолизе высвобождается только небольшая часть всей энергии, заключенной в молекуле глюкозы. Общее изменение стандартной свободной энергии при полном окислении глюкозы до СО2 и HjO составляет — 686 ккал/моль (табл. 14-3). Следовательно, выход свободной энергии при гликолитическом расщеплении глюкозы на две молекулы лактата (AG° = — 47,0 ккал/моль) равен всего лишь (47/686)-100 = 6,9% того количества энергии, которое может высвободиться при полном окислении глюкозы до СО2 и Н2О. Большая часть биологически доступной энергии, заключенной в молекуле глюкозы, сохраняется в продуктах гликолиза-двух молекулах лактата. Она может высвободиться только в том случае, если продукты гликолиза подвергнутся полному окислению до СО2 и HjO молекулярным кислородом, играющим роль акцептора электронов (об этом мы будем подробно говорить в следующей главе). И тем не менее этот [c.441]

Все живые организмы, будь то растения или животные, требуют энергии. Эта энергия получается при контролируемом окислении жиров и углеводов (или белков, если в пище их избыток). Например, полное окисление 1 моля глюкозы приводит к выделению 2814 кДж энергии (рис. 15.2). Одинаковое суммарное количество энергии высвобождается как при окислении глюкозы при ее непосредственном сгорании, так и при многостадийном процессе, включающем гликолиз, цикл лимонной кислоты и цикл дыхания (разд. 15.2, 15.4 и 13.3). [c.309]

В калориметре, конечно, энергия высвобождается очень быстро и превращается в тепло. Если бы это происходило в живых ор ганизмах, клетки разрушались бы. Для того чтобы отводить энергию процесса окисления без саморазрушения, метаболизм глюкозы протекает в несколько стадий, причем пары электронов, последовательно переносятся на молекулы акцепторов, которые при этом восстанавливаются. Последующее окисление этих соединений является необходимой предпосылкой биосинтеза АТФ, [c.394]

Химическую энергию, необходимую для синтеза этих соединений, клетка получает путем последовательного окисления глюкозы до СОг в ходе реакций гликолиза и цикла лимонной кислоты. Высвобождающаяся при окислении энергия вначале связывается в АТФ —за счет фосфорилирования АДФ неорганическим фосфатом. В дальнейшем эта связанная энергия высвобождается при гидролизе АТФ, в результате которого вновь образуется АДФ. Высвободившаяся энергия АТФ используется затем для проведения синтетических реакций. Различные химические соединения, образующиеся в качестве промежуточных продуктов процессов распада, вовлекаются также в синтетические процессы, ведущие к синтезу строительных блоков. Пути распада и синтеза согласованы между собой таким образом, что около половины углеродных атомов глюкозы, поглощаемой растущей культурой бактерий, превращается в строительные блоки клетки, а половина — в СОа- [c.78]

Только небольшая часть содержащейся в глюкозе энергии высвобождается при ее анаэробном превращении в лактат (или этанол). Значительно большее количество энергии извлекается в аэробных условиях в цикле трикарбоновых кислот и в цепи переноса электронов. Включение в этот окислительный путь происходит на уровне ( пункт входа ) ацетил-кофермента А (ацетил-СоА), который образуется в митохондриях при окислительном декарбоксилировании пирувата [c.36]

Обратный фотосинтезу процесс, который связан с окислением органических веществ, также происходит в митохондриях. При окислении глюкозы образуется углекислый газ, вода и высвобождается энергия. [c.8]

Физиологическое действие. Диоксид углерода ассимилируется в процессе фотосинтеза зелеными растениями с помощью имеющегося в них хлорофилла при поглощении солнечной энергии. При этом в растениях образуются органические вещества (в первую очередь — глюкоза), а кислород освобождается и выделяется в атмосферу. Поглощенная энергия при диссимиляции в организмах животных и растений снова высвобождается, этим замыкается элементарный цикл развития живого организма. Диссимиляция органических веществ в организмах — это процесс их окисления с помощью усвоенного при дыхании кислорода в присутствии ферментов с образованием диоксида углерода и воды [c.316]

Теперь, когда мы познакомились с принципами, лежащими в основе организации клеточного обмена и биоэнергетики, мы можем уяснить себе, каким образом химическая энергия, заключенная в структуре молекулы глюкозы, высвобождается в полезной форме, пригодной для выполнения разнообразной биологической работы клетки. Напомним, что глюкоза служит основным топливом у большинства организмов, что она богата энергией и что ее запасы, хранящиеся в виде гликогена, легко могут быть мобилизованы, как только у организма возникнет внезапная потребность в энергии. [c.439]

В процессе гликолиза постепенно высвобождается 196 кДж энергии. Большая часть ее рассеивается в виде тепла (135 кДж), а меньшая — накапливается в макроэргических связях двух молекул АТФ. Эффективность запасания энергии в форме АТФ при гликолизе составляет 40 %. Основная часть энергии, аккумулированной в молекуле глюкозы (2880 кДж), остается в продукте гликолиза — двух молекулах молочной кислоты и может высвобождаться только при их аэробном окислении. В гликолизе образуются многие веш,ества, необходимые для пластических процессов в клетках. Особенно много при этом накапливается молочной кислоты, которая быстро диффундирует из скелетных мышц в кровь и влияет на кислотно-основное состояние организма. Уровень молочной кислоты в крови только до некоторой степени отражает интенсивность гликолиза в мышцах, поскольку кислота частично метаболизирует в них. В норме концентрация молочной кислоты в крови находится в пределах 1— 1,5 ммоль л" [c.173]

Вторая стадия гликолиза (см. последовательность реакций на рис. 15-5) включает реакции фосфорилирования, в ходе которых свободная энергия, содержавшаяся в исходной молекуле глюкозы, высвобождается и запасается в форме АТР. Поскольку из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы глицеральдегид-З-фосфата, обе половины молекулы глюкозы на второй стадии гликолиза во- [c.448]

В животном организме гликолизу подвергается не только глюкоза, но и другие моносахариды, которые после соответствующих превращений тоже могут расщепляться и высвобождать заключенную в них энергию (рис. 15-8). [c.458]

При окислении глюкозы до СО2 и Н2О высвобождается значительно больше энергии, чем при гликолизе [c.478]

Гликоген нредставляет собой большой разветвленный полимер глюкозы, содержащийся в виде гранул в цитоплазме (рис. 7-12) синтез и распад гликогена с высокой степенью точности регулируется нуждами организма (см. разд. 12.4.1). При повышении потребности в глюкозе гликоген расщепляется с образованием глюкозо-1-фосфата. В процессе гликолиза шестиуглеродная молекула глюкозы (или родственного ей сахара) превращается в две трехуглеродные молекулы пирувата (см. разд. 2.3.2), еще сохраняющие большую часть энергии, которая может быть извлечена при полном окислении сахара Эта энергия высвобождается только после переноса пирувата из цитозоля в митохондриальный матрикс, где пируват подвергается воздействию мультиферментного комплекса, который крупнее рибосомы. - пируватдегидрогеназного комплекса. Этот комплекс, содержащий множественные копии трех ферментов, пяти коферментов и двух регуляторных белков, быстро превращает пируват в ацетил-СоА (при этом в качестве побочного продукта выделяется СОг) (рис. 7-13). Этот ацетил-СоА, так же как и ацетил-СоА, образующийся при окислении жирных кислот, поступает в цикл лимонной кислоты. [c.435]

Выше (дополнение 15-1) мы говорили о том, что при расщеплении глюкозы до лактата в процессе гликолиза высвобождается лишь очень небольшая часть химической энергии, которая потенциально может быть извлечена из молекулы глюкозы. Гораздо больше энергии извлекается, когда молекула глюкозы окисляется полностью до СО2 и Н2О, в чем можно убедиться, сравнив величины изменения стандартной свободной энергии для этих двух реакций [c.478]

Когда организму в короткий срок необходимо очень большое количество энергии, используется всегда имеющийся в организме запас полисахарида гликогена. Гликоген превращается в глюкозу, а глюкоза расщепляется в несколько стадий, давая в конечном счете две молекулы молочной кислоты и высвобождая дополнительное количество энергии. Каждая из стадий расщепления глюкозы управляется определенным ферментом. По мере накопления молочной кислоты организм чувствует себя [c.451]

Глюкоза обычно присутствует в крови и ткани животного организма. Ее богатые энергией молекулы служат главным источником энергии, необходимой организму для функционирования мышц и для деятельности нервной системы. При полном окислении 1 моль глюкозы (180 г) высвобождается 2870,2 кДж теплоты, которая и поддерживает постоянную температуру тела [c.295]

Щеточная каемка энтероцитов содержит системы переносчиков, многие из которых сходны с переносчиками, присутствующими в мембранах щеточной каемки почек и специализированными в отношении захвата разных аминокислот и сахаров. Постулировано существование переносчика, способного связывать различными своими участками глюкозу и Na+ и переносить их через плазматическую мембрану кишечной клетки. Можно себе представить, что глюкоза и Na+ высвобождаются затем в цитозоль, позволяя переносчику захватить новую порцию груза . Na+ транспортируется по градиенту концентрации, стимулируя переносчик к транспорту глюкозы против указанного градиента. Свободная энергия, необходимая для этого активного транспорта, образуе- [c.294]

По первому пути в процессе гликолиза высвобождается незначительная часть энергии (188 кДж), которая потенциально может быть извлечена из молекулы глюкозы. При полном окислении глюкозы по второму пути до СОг и НгО высвобождается значительно большее количество энергии (2744 кДж). [c.175]

В клетках различных органов и тканей глюкоза окончательно распадается до СО, и воды. У микроорганизмов глюкоза распадается в процессе различных видов брожения, а у высших растений, человека и животных — путем гликолиза, в пентозофосфатном цикле, и цикле трикарбоновых кислот. В процессе превращения (распада) углеводов высвобождается энергия, которая частично аккумулируется в макроэргических связях АТФ, а частично выделяется в виде тепла. [c.208]

Жирные кислоты являются ценным источником энергии, поскольку их расщепление сопровождается образованием такого количества АТР, которое в два раза превышает образование АТР при расщеплении такого же количества (по массе) глюкозы. Жирные кислоты запасаются в цитоплазме многих клеток в виде капелек триацилглицеролов (триглицеридов). Молекулы триацилглицеролов состоят из трех цепей жирных кислот, каждая из которых присоединена к молекуле глицерола (схема 2-4) именно так устроены животные жиры, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни При необходимости цепи жирных кислот могут высвобождаться из триацилглицеролов и распадаться до двухуглеродных единиц. Такие двухуглеродные единицы, выходящие в виде ацетогруппы в водорастворимую молекулу, называемую ацетил-СоА, подвергаются дальнейшему расщеплению в различных экзергонических реакциях, которые рассматриваются в последующих разделах. [c.72]

Когда организму в короткий срок необ.ходимс очень большое количество энергии, используется всегда имеющийся в организме запас полисахарида гликогена. Гликоген превращается в глюкозу, а глюкоза расщепляется в несколько стадий, давая в конечном счете две молекулы молочной кислоты и высвобождая дополнительное количество энергии. Каждая из стадий расщепления глюкозы управляется определенным ферментом. По мере накопления молочной кислоты организм чувствует себя все более и более усталым. Когда организм отдыхает после напряженной работы, часть молочной кислоты в результате дыхания окисляется до СОг и НгО, а высвобождающаяся при этом энергия используется для превращения остальной молочной кислогы обратно в гликоген. В результате организм сиова приходит в рабочее состояние. [c.448]

Аэробное дыхание - это процесс, обратный фотосинтезу, то есть синтезированное органическое вещество - глюкоза СбН120б разлагается с образованием углекислого газа и воды и при этом высвобождается потенциальная энергия Q , аккумулированная в этом веществе [c.13]

Биологическая роль крахмала состоит в том, что он является запасным питательным веществом в растениях и когда возникает потребность в энергии и источнике углерода, крахмал высвобождается из запасных гранул и гидролизуется ферментами - амилазами. Они расщепляют связи 1 ->4 в амилозе и амилопектине в различных участках, что приводит к образованию смеси глюкозы и мальтозы. В результате действия амилаз происходит полное расщепление амилозы, но амилопектин расщепляется лишь частично, и для разрыва связей 1—>6 необходимо действие специальных ферментов -мальтаз, которые разрывают связи в крахмале в точках ветвления амилопектина. Благодаря комбинированному действию амилаз и мальтаз крахмал полностью гидролизуется до a-D-глюкoзы, которая затем активно включается в различные метаболические реакции. В противоположность целлюлозе, крахмал хорошо усваивается в организме животных и человека, так как расщепляющие его ферменты содержатся в слюне и поджелудочной железе. [c.69]

Со временем люди научились использовать не только огонь, но и другие химические процессы. Однако только к концу XVIII века человек овладел законами природы настолько, что научился искусственно вызывать химические процессы и проводить их целенаправленно. Но теперь уже в большинстве случаев целью этих процессов было не разложение вещества, то есть получение более простых по своему составу соединений, а наоборот, синтез веществ более сложного состава из простых кирпичиков . Разумеется, химическое разложение сложных веществ ни в коей мере не потеряло своего значения на нем основана, например, выплавка металлов из руды, при которой металлы высвобождаются из соединений. Продукция многих других отраслей промышленности есть результат разложения вещества сложного состава на более простые, но не простейшие (например, производство спирта из крахмала или глюкозы). Превращение одних химических веществ в другие сопровождается изменением химической энергии. Целесообразное и хорошо продуманное применение определенных видов энергии дает возможность в границах, установлен- [c.16]

Попробуем описать, как происходит клеточное дыхание (постараемся обойтись при этом без излишних деталей). Если бы дыхание, т. е. сжигание (окисление) глюкозы (СбН120б) ДО двуокиси углерода (6 СОг) и воды (6 НаО), происходило одноступенчато, то при этом мгновенно высвобождалось бы такое огромное количество энергии, что клетка просто не успевала бы его использовать и сгорала бы. Поэтому процесс окисления глюкозы состоит более чем из двух дюжин промежуточных стадий, каждая из которых осуществляется при непременном участии по меньшей мере одного фермента. [c.223]

Субстратами для клеточного дыхания служат по большей части углеводы (например, глюкоза) или жиры. Они расщепляются последовательно в ряде ферментативных реакций. В каждой такой реакции высвобождается небольшое количество энергии и часть этой энергии запасается в молекулах вещества, называемого аденозинтрифосфа-том (АТФ), а остальная энергия рассеивается в виде тепла. АТФ в клетках играет роль носителя энергии. Заключенная в его молекулах энергия используется в реакциях, идущих с потреблением энергии. [c.342]

В организме человека энергия химических связей органических веществ извлекается только в процессе их катаболического распада и окисления. При этом высвобождается свободная энергия. Так, например, при окислении глюкозы молекулярным кислородом вьювобождается около 2880 кДж моль свободной энергии [c.38]

В ходе распада глюкозы высвобождается энергия и генерируется восстановительная способность, без чего невозможно протекание биосинтетических реакций. Высвобождающаяся энергия и генерируемая восстановительная сила запасаются в форме двух важнейших соединений -АТР иNADH (см. разд. 2.3.1). [c.69]

Без митохондрий животная клетка могла бы получать АТР только за счет анаэробного гликолиза. Но в результате превращения глюкозы в пируват, происходящего при гликолизе (разд. 2.3.2), высвобождается лишь малая часть всей свободной энергии, которую можно получить при окислении Сахаров. В митохондриях метаболизм Сахаров (и жирных кислот) доводится до конца пируват (как и жирные кислоты) окисляется молекулярным кислородом (О2) до СО2 и Н2О. Энергия, высвобождаемая при таком окислении, используется настолько эффективно, что на каждую молекулу окисляемой глюкозы образуется около 36 молекул АТР, в го время как при гликолизе на одну молекулу глюкозы приходится только 2 молекулы АТР. Хлоропласты - это тоже очень эффективные машины для выработки АТР, но источником энергии для них служит солнечный свет, а не сахара и жирные кислоты. Несмотря на такое фугвдаментальное различие, митохогвдрии и хлоропласты организованы сходно и синтезируют АТР одним и тем же способом. [c.430]

Пищевые вещества по своей химической природе очень разнообразны, но некое общее представление об их свойствах мы можем получить, рассмотрев обычный пищевой продукт — простой сахар глюкозу (СбН120б), в молекулу которого входят 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода. Все сахара принадлежат к классу углеводов — химических веществ, названных так потому, что в их молекуле присутствует углерод, а водород с кислородом входят в нее в том же соотношении (2 1), что и в молекулу воды. Глюкоза образуется (с одновременным выделением газообразного кислорода) в реакциях фотосинтеза, протекающих в зеленой клетке, из двух простых веществ — двуокиси углерода и воды. Осуществляются эти реакции благодаря использованию энергии Солнца (рис. 1.1)> Энергия, запасенная в молекулах синтезированной глюкозы, мо-. жет высвобождаться в процессе дыхания, при котором глюкоза окисляется до двуокиси углерода и воды. Дыхание, таким образом, представляет собой химический процесс, обратный фотосинтезу. , [c.11]

Энергия, необходимая для продукции в такой высокой концентрации, высвобождается при аэробных метаболических процессах в обкладочных клетках. При стимуляции обкладочных клеток гистамином повышается активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и 6-фосфатглюконатде-гидрогеназы, т. е. ключевых ферментов пентозофосфатного пути. [c.205]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология