Цикл Кребса и акцепторы водорода PDF Печать E-mail

В этот цикл входит около 10 последовательных реакций, в результате которых отщепляются все атомы водорода, первоначально принадлежавшие глюкозе, и выделяется энергия, заключенная в разрываемых связях. Ферменты, осуществляющие гликолиз, находятся в цитоплазме, но для «включения» в цикл Кребса пировиноградная кислота должна проникнуть в митохондрию, где протекают гликолитические реакции, которые не успели завершиться в цитоплазме. Сложная складчатая структура внутренней мембраны митохондрий обеспечивает упорядоченное расположение ферментных систем. Химическое вещество переходит от одного фермента к другому, как на конвейере, причем каждый фермент вносит свой вклад в процесс последовательного распада.

Процесс отщепления водорода как в ходе гликолиза, так и в цикле Кребса носит название дегидрогенизации, а ферменты, осуществляющие этот процесс, называются дегидрогеназами. Реакции дегидрогенизации требуют обязательного участия акцептора водорода, ибо газообразный водород внутри клетки находиться не может.

Акцепторы водорода. Конечным акцептором водорода служит кислород, и именно поэтому кислород необходим для аэробного дыхания. Быстрое взаимодействие кислорода и водорода сопровождается мгновенным взрывоподобным выделением большого количества энергии. Действительно, если эти газы смешать в колбе и вызвать реакцию, пропустив через колбу электрическую искру, то произойдет мощный взрыв, от которого колба разлетится вдребезги. Если бы подобный процесс произошел в клетке, это привело бы к ее разрушению; поэтому в живых организмах водород постепенно переходит от одного акцептора к другому, и на каждом этапе освобождается только часть связанной энергии. Таким образом, в клетке происходит постепенное и контролируемое освобождение энергии.

Первым акцептором освободившегося водорода служит трифосфопиридиннуклеотид, ТПН, или, как теперь обозначают, НАДФ (никотинамиддинуклеотидфосфат)1. Этот акцептор образуется внутри клетки из витамина группы В, ниацина. При недостатке в пище ниацина нарушаются процессы освобождения энергии внутри клетки; при полном отсутствии этого витамина организм погибает. От первого акцептора водород переходит на флавопротеид, который также является производным одного из витаминов группы В, рибофлавина. Флавопротеиды передают водород на красные железосодержащие пигменты, называемые цитохромами. С цитохромов водород уже переходит непосредственно на кислород, образуя воду. К этому моменту запас связанной энергии значительно уменьшается, и реакция образования воды протекает совершенно спокойно.

Энергия, освобождающаяся небольшими порциями в процессе переноса водорода, используется для присоединения к АДФ дополнительной фосфатной группы, в результате чего образуется АТФ. К этому количеству АТФ надо добавить еще две молекулы АТФ, образовавшиеся в процессе гликолиза, так что всего при окислении одной молекулы глюкозы синтезируется 38 молекул АТФ. АТФ используется в различных процессах, протекающих внутри клетки с потреблением энергии.

Интересные статьи по биологии:

1) Воспроизведение генов

2) Ядро