Гликолиз, его энергетический эффект и биологическое значение.

Биология » Основы биохимии » Гликолиз, его энергетический эффект и биологическое значение.

Гликолиз [3-5] – это процесс расщепления углеводов (гл. обр. глюкозы) в отсутствии кислорода под действием ферментов. Конечный продукт гликолиза в клетках животных – молочная (или масляная) кислота. В растительных клетках конечным продуктом гликолиза служит пировиноградная кислота. Освобождающаяся при гликолизе энергия используется в процессах жизнедеятельности. Гликолиз тесно связан с дыханием и брожением. Гликолиз – один из основных источников энергии в клетках. Переносчиком электронов и протонов в этих окислительно-восстановительных реакциях служат коферменты НАД и НАДН, имеющиеся в составе бактериальных клеток и митохондрий, или функционально близкие НАДФ и НАДФН, содержащиеся в хлоропластах. Суммарная реакция гликолиза:

С6Н12О6 + 2Фн + 2АДФ ® 2С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О.

Для того чтобы проанализировать энергетику гликолиза, разделим суммарное его уравнение на два процесса, а именно: превращение глюкозы в лактат (экзотермический процесс) и образование АТФ из АДФ и фосфата (эндотермический процесс):

Глюкоза ® 2 Лактат, DGо1¢ = -47,0 ккал;

2Фн + 2АДФ ® 2АТФ + Н2О, DGо2¢ = 2×7,30 = +14,6 ккал.

Суммарная реакция:

С6Н12О6 + 2Фн + 2АДФ ® 2С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О.

DGоs¢ = DGо1¢ + DGо2¢ = -47,0 ккал + 14,6 ккал = -32,4 ккал.

Из данных об изменении свободной энергии становится ясно, что расщепление глюкозы до лактата сопровождается освобождением такого количества энергии, которого более чем достаточно для фосфорилирования двух молекул АДФ до АТФ. Легко подсчитать, что 14,6/47,0×100, т.е. примерно 31 % свободной энергии, освобождающейся при расщеплении глюкозы до лактата, запасается в виде энергии фосфатных связей АТФ. Приведенный расчет относится к 1,0 М концентрациям; если же учесть истинные внутриклеточные концентрации реагентов и продуктов, то окажется, что эффективность гликолиза внутри клетки значительно выше 31 %.

Суммарный процесс гликолиза, даже с учетом сопутствующего образования АТФ, сопровождается все же очень сильным уменьшением свободной энергии, составляющим 32,4 ккал. Гликолиз представляет собой, таким образом, практически необратимый процесс, для которого состояние равновесия смещено почти полностью в сторону образования лактата. Тем не менее, большинство этапов этого процесса характеризуются сравнительно небольшими величинами изменения свободной энергии. Эти реакции обратимы, и соответствующие обратные реакции используются при биосинтезе глюкозы из лактата и других предшественников.


Рекомендуем к прочтению:

Посттрансляционные модификации полипептидной цепи
Полипептидные цепи могут подвергаться структурным модификациям, либо будучи ещё связанными с рибосомами, либо после завершения синтеза. Эти конформационные и структурные изменения полипептидных цепей получили название посттрансляционных и ...

Цинк
Цинк входит в состав ферментов, обеспечивающих течение окислительно-восстановительных реакций. При длительном недостатке цинка в пище замедляется рост, снижается функция половых желез и гипофиза, снижается иммунитет, замедляется заживлени ...

Общая характеристика пептидгидролаз нервной ткани нелизосомальной локализации и особенности их функций
В нервной ткани, как и в большинстве органов и тканей животных, имеется сложная система протеолиза, включающая различные по внутриклеточной локализации и специфичности действия протеолитические ферменты . В настоящее время внутриклеточные ...