Окисление органических веществ в клетке происходит в: «В каком органоиде клетки происходит окисление органических веществ?» — Яндекс Кью

Окисление органических веществ – основа жизни | Жизнь и ее проявления

Органические вещества и заключенная в них энер­гия, образовавшаяся в клетках любого организма в процессе ассимиляции, претерпевают обратный про­цесс — диссимиляцию. При диссимиляции освобож­дается химическая энергия, которая в организме же превращается в различные формы энергии — механи­ческую, тепловую и т. д. Освобожденная при диссими­ляции энергия является той самой материальной осно­вой, которая осуществляет все жизненные процессы — синтез органических веществ, саморегулирование организма, рост, развитие, размножение, реакции орга­низма на внешние воздействия и другие проявления жизни.

Диссимиляция, или окисление, у живых организ­мов осуществляется двумя способами. У большинства растений, животных, человека и простейших организ­мов окисление органических веществ происходит с участием кислорода воздуха. Этот процесс получил название «дыхание», или аэробный (от лат. аэр — воз­дух) процесс. У некоторых групп растений, которые способны существовать без воздуха, окисление про­исходит без кислорода, то есть анаэробным путем, и называется брожением. Рассмотрим каждый из этих процессов в отдельности.

Понятие «дыхание» первоначально означало лишь вдыхание и выдыхание воздуха легкими. Затем «ды­ханием» стали называть обмен газами между клеткой и окружающей ее средой — потребление кислорода и выделение углекислоты. Дальнейшие углубленные исследования показали, что дыхание является очень сложным многоступенчатым процессом, который со­вершается в каждой клетке живого организма с обяза­тельным участием биологических катализаторов — ферментов.

Органические вещества, прежде чем превратиться в «топливо», дающее энергию клетке и организму в целом, должны быть соответствующим образом обра­ботаны с помощью ферментов. Эта обработка заключа­ется в расщеплении крупных молекул биополимеров — белков, жиров, полисахаридов (крахмала и гликоге­на) — в мономеры. Тем самым достигается определен­ная универсализация питательного материала.

Таким образом, вместо многих сотен различных полимеров, например пищи, в кишечнике животных образуется несколько десятков мономеров — аминокислот, жирных кислот, глицерина и глюкозы, кото­рые затем доставляются клеткам тканей животных и человека по кровеносным и лимфатическим путям. В клетках происходит дальнейшая универсализация этих веществ. Все мономеры превращаются в более простые молекулы карбоновых кислот с углеродной цепочкой, содержащей от двух до шести атомов. Если мономеров насчитывается несколько десятков, из них двадцать аминокислот, то карбоновых кислот всего десять. Так окончательно утрачивается специфика пи­тательных веществ.

Но и карбоновые кислоты являются лишь предшест­венниками материала, который можно назвать «био­логическим горючим». Они непосредственно еще не могут быть использованы в энергетических процессах клетки. Следующий этап универсализации — отщеп­ление от карбоновых кислот водорода. При этом обра­зуется углекислый газ (СО₂), который организм выды­хает. Атом водорода содержит электрон и протон. Для энергетики клетки и организма в целом (биоэнергети­ки) роль этих составных частей атома далеко не равно­ценна. Энергия, заключенная в атомном ядре, недо­ступна для клетки. Превращение же электрона в атоме водорода сопровождается выделением энергии, кото­рая используется в процессах жизнедеятельности клет­ки. Поэтому освобождением электрона заканчивается последний этап универсализации биологического топ­лива. В этот период специфика органических веществ, их составных частей и карбоновых кислот не имеет значения, ибо все они в конечном счете приводят к образованию носителя энергии — электрона.

Возбужденный электрон соединяется с кислородом. Приняв два электрона, кислород заряжается отрица­тельно, присоединяет два протона и образует воду. Так совершается акт клеточного дыхания.

Окисление органических веществ в клетках про­исходит в митохондриях, которые, как уже было отме­чено в предыдущей брошюре, играют роль динамомашины, преобразующей энергию сгорания углеводов и жиров в энергию аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).

Окислению в организме подвергаются в первую очередь углеводы. Начальные и конечные процессы окисления углеводов можно выразить такой суммар­ной формулой: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O + энергия.

В животном и растительном организмах процесс дыхания в основе своей одинаков: биологический смысл его в обоих случаях состоит в получении энер­гии каждой клеткой в результате окисления органиче­ских веществ. Образуемая при этом АТФ используется как аккумулятор энергии. Именно этим аккумулято­ром восполняется потребность в энергии, в каком бы месте клетки любого организма она не возникла.

В процессе дыхания растения совершенно так же, как и животные, потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Как у животных, так и у растений дыхание идет непрерывно днем и ночью. Прекращение дыхания, например путем прекращения доступа кисло­рода, неминуемо приводит к смерти, так как жизне­деятедьность клеток не может поддерживаться без непрерывного использования энергии. У всех живот­ных, за исключением микроскопически малых, кисло­род не может проникнуть в достаточном количестве непосредственно в клетки и ткани из воздуха. В этих случаях газообмен со средой осуществляется при помо­щи специальных органов (трахей, жабр и легких). У позвоночных снабжение кислородом каждой отдель­ной клетки происходит через кровь и обеспечивается работой сердца и всей кровеносной системы. Слож­ность газообмена у животных долгое время мешала выяснить истинную сущность и значение тканевого дыхания. Ученым нашего столетия потребовалось мно­го усилий для доказательства того, что окисление со­вершается не в легких и не в крови, а в каждой живой клетке.

В растительном организме механизмы газообмена значительно проще, чем у животных. Кислород возду­ха проникает в каждый лист растений через особые отверстия — устьица. Газообмен у растений осущест­вляется всей поверхностью тела и связан с передвиже­нием воды по сосудистым пучкам.

Организмы, у которых окисление происходит за счет свободного кислорода (атмосферного или раство­ренного в воде), называются, как уже было отмечено выше, аэробными. Этот тип обмена свойствен подавля­ющему большинству растений и животных.

Все живые существа на Земле в процессе дыхания ежегодно окисляют миллиарды тонн органических веществ. При этом освобождается огромное количество энергии, которая используется во всех проявлениях жизни.

Французским ученым Л. Пастером еще в прошлом столетии была показана возможность развития неко­торых микроорганизмов в бескислородной среде, то есть «жизнь без воздуха». Окисление органических веществ без участия кислорода называется брожением, а организмы, способные к активной жизни в лишенной кислорода среде, называются анаэробными. Таким об­разом, брожение — это форма диссимиляции при ан­аэробном типе обмена.

При брожении в отличие от дыхания органические вещества окисляются не до конечных продуктов (СО₂ и Н₂О), а образуются промежуточные соединения. Энер­гия, заключенная в органических веществах, освобож­дается не вся, часть ее остается в промежуточных сбраживающих веществах.

Брожение так же, как и дыхание, осуществляется через ряд сложных химических реакций. Например, конечные результаты спиртового брожения изобража­ются следующей формулой:

С₆Н₁₂О₆ = 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН + 25 ккал/г • моль.

В результате спиртового брожения из сахара (глю­козы) образуется продукт неполного окисления — эти­ловый спирт — и освобождается только небольшая часть энергии, содержащейся в углеводах.

Примером анаэробных организмов могут служить дрожжевые грибки, которые получают энергию для жизнедеятельности, ассимилируя углеводы и подвер­гая их спиртовому брожению в процессе диссимиля­ции. Многие анаэробные микроорганизмы расщепляют углеводы до молочной, масляной, уксусной кислот и других продуктов неполного окисления. Некоторые виды бактерий могут использовать в качестве источни­ка энергии не только сахара, аминокислоты и жиры, но и продукты выделения животных, как, например, мочевину и мочевую кислоту, содержащиеся в моче, и вещества, входящие в состав экскрементов. Даже пени­циллин, убивающий многие бактерии, используется одним из видов бактерий как питательное вещество.

Анаэробный обмен встречается в основном в мире микроорганизмов. Из многоклеточных в значительной мере за счет анаэробного обмена живут кишечные па­разиты (круглые и ленточные глисты и др.), обитаю­щие в среде с очень малым содержанием свободного кислорода. Среди микроорганизмов есть много аэроб­ных, а также форм, способных к обоим типам обмена.

Таким образом, в процессе синтеза органических соединений в них как бы «консервируется» или запа­сается затраченная на их синтез энергия химических связей. Она снова освобождается при обратном процес­се разложения органических веществ. В энергетиче­ском отношении живые существа являются, как уже говорилось, открытыми системами. Это значит, что они нуждаются в поступлении энергии извне в форме, ко­торая позволяет использовать ее для выполнения ра­боты, неразрывно связанной с жизненными проявле­ниями, и выделяют в окружающую среду эту же энергию, но уже в обесцененной форме, например в форме тепла, которое рассеивается в окружающей сре­де. Благодаря непрерывным процессам синтеза и распада, ассимиляции и диссимиляции в живых существах идет постоянный круговорот веществ и превращение энергии. Какое количество энергии было поглощено, столько же ее выделяется при диссимиля­ции. Энергия, освободившаяся при диссимиляции, осуществляет процессы, которые характеризуют сущ­ность жизни и все ее проявления.

• ← Еще один способ питания
• Организм и среда →

Биологическое окисление органических веществ в организме человека сходно по химическому процессу со сжиганием топлива

 «Биология отрицает законы математики: при делении происходит умножение» Валерий Красовский

Шаблоны Joomla 3 тут

Биологическое окисление органических веществ в организме человека сходно по химическому процессу со сжиганием топлива (угля, торфа, дерева). Какие общие с горением продукты образуются в результате этих процессов? Сравните энергетику процессов биологического окисления и горения. В чём их отличие?

1. В результате окисления молекулярным кислородом органических веществ в клетке, как и при горении, образуются углекислый газ и вода.

2. При горении вся энергия выделяется в виде тепла или лучистой энергии (свет), а при биологическом окислении часть энергии запасается в молекулах АТФ.

3. Биологическое окисление происходит ступенчато в разных структурах организма и клетки при участии ферментов.

Просмотров: 8965

Последние обновления

• Небный язычок
• Эксперимент
• За последние десятилетия многие южные инфекции, переносимые насекомыми и клещами, продвинулись в северные регионы, где раньше они не встречались
• org/Article»> Какие приспособления в строении и поведении костных рыб обеспечивают интенсивное извлечение ими кислорода из воды
• Кактусы относятся к группе растений-суккулентов. Какое адаптивное значение имеют такие особенности строения кактусов
• При намокании у собаки шерсти происходит реакция отряхивания.
• Снегири и некоторые виды синиц являются оседлыми птицами, зимующими в местах гнездования
• Как расположены глаза у крупных хищных и травоядных млекопитающих
• Известно, что у морских водорослей концентрация органических веществ (сахаров, спиртов и аминокислот) в цитоплазме клеток существенно выше, чем у пресноводных водорослей
• org/Article»> Использование инсектицидов в период цветения луговых растений в течение нескольких лет привело к сокращению численности насекомых-опылителей

Подписывайся на обновления, обсуждай вопросы в соцсетях

Получай новые материалы с сайта для подготовки

к ЕГЭ по БИОЛОГИИ

 

15.2: Окисление и восстановление органических соединений — обзор

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

106386

• Тим Содерберг
• Университет Миннесоты Моррис

Вы, несомненно, уже знакомы с общим представлением об окислении и восстановлении: из общей химии вы узнали, что при окислении соединение или элемент теряет электроны, а при восстановлении приобретает электроны. Вы также знаете, что реакции окисления и восстановления протекают в тандеме: если один вид окисляется, другой должен одновременно восстанавливаться — отсюда и термин «окислительно-восстановительная реакция».

Большинство окислительно-восстановительных реакций, которые вы видели ранее в общей химии, вероятно, связаны с потоком электронов от одного металла к другому, например, реакция между ионом меди в растворе и металлическим цинком: 9{+2}_{(вод)}\]

Упражнение 15.2.1

Читая приведенную выше реакцию слева направо, какие химические соединения окисляются? Который сокращается?

Когда мы говорим об окислении и восстановлении органических соединений, нас в основном интересует количество связей углерод-гетероатом в соединении по сравнению с количеством связей углерод-водород. (Помните, что термин «гетероатом» в органической химии обычно относится к кислороду, азоту, сере или галогену).

Примечание

• Окисление органического соединения приводит к увеличению числа связей углерод-гетероатом и/или уменьшению числа связей углерод-водород.
• Восстановление органического соединения приводит к уменьшению числа связей углерод-гетероатом и/или увеличению числа связей углерод-водород.

Ниже приведен ряд общих преобразований функциональных групп, которые классифицируются как окислительно-восстановительные.

Гетероатомы, такие как кислород и азот, более электроотрицательны, чем углерод, поэтому, когда атом углерода получает связь с гетероатомом, он теряет электронную плотность и, таким образом, окисляется. И наоборот, водород менее электроотрицателен, чем углерод, поэтому, когда углерод получает связь с водородом, он приобретает электронную плотность и, таким образом, восстанавливается.

Упражнение 15.2.2

Гидратация алкена до спирта не классифицируется как окислительно-восстановительная реакция. Объяснять.

По большей части, говоря об окислительно-восстановительных реакциях в органической химии, мы имеем дело с небольшим набором хорошо узнаваемых превращений функциональных групп. В этом контексте может быть полезно понятие степени окисления. Когда в соединении много углерод-водородных связей, говорят, что оно находится в более низкой степени окисления или в более восстановленном состоянии. И наоборот, если он содержит много связей углерод-гетероатом, говорят, что он находится в более высокой степени окисления.

В качестве примера начнем с ряда одноуглеродных соединений. Метан, в котором углерод имеет четыре связи с водородом, является наиболее восстановленным членом группы. Соединения все больше окисляются, когда мы движемся слева направо, с каждым шагом приобретая связь с кислородом и теряя связь с водородом. Углекислый газ, в котором все четыре связи углерода связаны с кислородом, находится в высшей степени окисления.

В более общем плане мы можем ранжировать степень окисления обычных функциональных групп:

Наиболее восстановленная степень окисления алканов. Спирты, тиолы, амины и алкены находятся в одной и той же степени окисления: поэтому реакция превращения одной из этих групп в другую — например, превращение спирта в алкен — не является окислительно-восстановительной реакцией.

Альдегиды, однако, находятся в более высокой степени окисления, чем спирты, поэтому превращение спирта в альдегид является окислением. Точно так же превращение имина в амин является восстановлением, но превращение имина в кетон не является окислительно-восстановительной реакцией.

Важно помнить, что окисление и восстановление всегда происходят в тандеме: когда одно соединение окисляется, другое соединение должно восстанавливаться. Часто химики-органики используют термины окислитель и восстановитель для обозначения видов, которые обычно используются химиками-людьми или в природе для достижения окисления или восстановления различных соединений. Например, триоксид хрома (\(CrO_3\)) представляет собой лабораторный окислитель, используемый химиками-органиками для окисления вторичного спирта до кетона, который в процессе восстанавливается до \(H_2CrO_3\). Боргидрид натрия (\(NaBH_4\)) представляет собой лабораторный восстановитель, используемый для восстановления кетонов (или альдегидов) до спиртов, в процессе окисляющийся до \(NaBH_3OH\).

Существует широкий выбор окислителей и восстановителей, доступных для использования в лаборатории органической химии, каждый из которых имеет свои особые свойства и области применения. Например, хотя боргидрид натрия очень полезен для восстановления альдегидных и кетоновых групп до спиртов, он не восстанавливает сложные эфиры и другие производные карбоновых кислот. Если вы пройдете курс синтетической органической химии, вы узнаете об использовании многих из этих агентов.

В этой книге, конечно же, нас интересует в первую очередь органическая химия, происходящая внутри живой клетки. Большая часть этой главы будет посвящена действию двух очень важных классов коферментов — никотинамидов и флавинов, — которые служат биохимическими окислителями и восстановителями. Мы также рассматриваем окисление и восстановление атомов серы в тиоловых группах, особенно тиоловой группы на боковой цепи остатков цистеина в белках.

Упражнение 15.2.3

Каждое из биохимических превращений, показанных ниже, представляет собой этап метаболизма аминокислот. Для каждого укажите, окисляется ли субстрат, восстанавливается или не окисляется и не восстанавливается.

1. (из биосинтеза ароматических аминокислот)

2. (из биосинтеза аргинина и пролина)

3. (в результате катаболизма лизина)

4. (от катаболизма триптофана)

5. (в результате катаболизма серина)

---

Эта страница под названием 15.2: Окисление и восстановление органических соединений — обзор распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 4.0 и была создана, изменена и/или курирована Тимом Содербергом посредством исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандарты платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Тим Содерберг

   Лицензия

   CC BY-NC-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   1. окисление
   2. степень окисления
   3. редокс
   4. переходник
   5. источник@https://digitalcommons.morris.umn.edu/chem_facpubs/1/

Клеточное дыхание и ферментация — Учебник по биологии

Клеточное дыхание

Клеточное дыхание — это набор метаболических реакций и процессов, происходящих в клетках организмов для преобразования биохимической энергии питательных веществ в аденозинтрифосфат (АТФ), а затем выпускать продукты жизнедеятельности. Реакции, участвующие в дыхании, являются катаболическими реакциями, которые расщепляют большие молекулы на более мелкие, высвобождая энергию в процессе, поскольку слабые, так называемые «высокоэнергетические» связи заменяются более сильными связями в продуктах. Дыхание является одним из ключевых способов, с помощью которых клетка получает полезную энергию для подпитки клеточной активности. Общая реакция разбивается на множество более мелких, когда она происходит в организме, большинство из которых сами являются окислительно-восстановительными реакциями.

Гарвардский университет и XVIVO совместно разработали это трехмерное анимационное путешествие для студентов Гарвардского университета, изучающих молекулярную и клеточную биологию, о микроскопическом мире митохондрий. Анимация подчеркивает создание аденозинтрифосфата (АТФ) — мобильных молекул, которые хранят химическую энергию, полученную в результате расщепления углеродсодержащей пищи.

 

Питательные вещества, которые обычно используются клетками животных и растений для дыхания, включают сахар, аминокислоты и жирные кислоты, а распространенным окислителем (акцептором электронов) является молекулярный кислород (O2). Энергия, запасенная в АТФ (его третья фосфатная группа слабо связана с остальной частью молекулы и легко разрушается, позволяя образовываться более прочным связям, тем самым передавая энергию для использования клеткой), может затем использоваться для управления процессами, требующими энергии, включая биосинтез. , передвижение или транспорт молекул через клеточные мембраны.

Клеточное дыхание и ферментация производят энергию для использования клетками. Любой химический процесс, который дает энергию, известен как катаболический путь. Почти у всех организмов на Земле (кроме хемолитотрофов) эта энергия хранится в органических молекулах. Клетки высвобождают энергию в этих органических молекулах, расщепляя их. Благодаря клеточному дыханию и ферментации эти связи разрываются, высвобождая потенциальную энергию органических молекул в кинетическую энергию, которую клетки используют для выполнения работы.

АТФ

Аденозинтрифосфат широко известен как АТФ. Это очень похоже на химическую пружину, которая нагружается и перемещается по клетке, а затем может расщепляться на части, производя энергию. Затем АТФ расщепляется на АДФ (который теперь расслаблен) и молекулу фосфата.

АТФ состоит из аденозина и трех фосфатных групп (трифосфат). АТФ представляет собой нестабильную молекулу в воде, в которой она гидролизуется до АДФ и фосфата. Это связано с тем, что прочность связей между фосфатными группами в АТФ меньше прочности водородных связей между его продуктами (АДФ + фосфат) и водой. Таким образом, если АТФ и АДФ находятся в химическом равновесии в воде, почти весь АТФ в конечном итоге будет преобразован в АДФ. Система, далекая от равновесия, способна совершать работу. Живые клетки поддерживают соотношение АТФ и АДФ на уровне десяти порядков величины от равновесного, при этом концентрации АТФ в тысячу раз превышают концентрацию АДФ. Это отклонение от равновесия означает, что гидролиз АТФ в клетке высвобождает большое количество свободной энергии.

Общее уравнение клеточного дыхания

В целом аэробное дыхание представляет собой расщепление пищи в присутствии кислорода с образованием углекислого газа, воды и синтезом АТФ. Пища может быть сахаром, крахмалом или жиром. Все эукариотические организмы могут использовать глюкозу в качестве пищи.

Это сбалансированное уравнение клеточного дыхания глюкозы. Молекула глюкозы соединяется с 6 молекулами кислорода, образуя 6 молекул воды, 6 молекул воды и АТФ.

Клеточное дыхание как серия реакций восстановления-окисления

Окислительно-восстановительный потенциал описывает все химические реакции, в которых изменяется степень окисления атомов. Термин происходит от двух концепций восстановления и окисления. Принимая во внимание, что окисление — это потеря электронов молекулой или атомом. Окисление атома создает катион, положительно заряженный ион. Просто представьте, что это двойное отрицание (как в алгебре). Отрицательное, умноженное на отрицательное, создает положительный заряд.

Напротив, восстановление — это приобретение электронов молекулой или атомом. Приобретая электроны, он создает положительный заряд на этом атоме или электроне. Простая окислительно-восстановительная реакция представляет собой ионное связывание соли (NaCl), когда натрий теряет электрон на хлор, образуя положительно заряженный натрий и отрицательно заряженный хлор. Именно так живые существа генерируют полезную энергию из энергии, хранящейся в молекулах. На каждое восстановление приходится окисление. Следовательно, эти реакции известны как окислительно-восстановительные реакции.

Окислительно-восстановительный потенциал глюкозы

Глюкоза подвергается реакции того же типа. Каждый атом углерода теряет электроны при окислении в присутствии кислорода. А кислород становится восстановленным, потому что он приобретает электроны. Таким образом, энергия высвобождается из глюкозы в небольших количествах. Живой организм теперь может использовать эту энергию для выполнения работы. В клетках глюкоза окисляется посредством длинной серии тщательно контролируемых окислительно-восстановительных реакций. Результирующее изменение свободной энергии используется для синтеза АТФ из АДФ и фосфора. Вместе эти реакции составляют клеточное дыхание.

Энергия в клетках вырабатывается за счет перемещения электронов от одного химического вещества к другому. Таким образом, энергия пищевых молекул (таких как глюкоза) высвобождается постепенно, а не резко. Подобно метану при сгорании природного газа, NAD+ представляет собой молекулу клеток, являющуюся окислителем. Когда глюкоза разлагается, она отрывает от нее электроны, чтобы соединить НАД+ с водородом, синтезируя НАДН. НАДН подобен натянутой пружине. Он хранит энергию, заключенную в малых дозах энергии в виде одиночных водородных связей.

Этапы клеточного дыхания

Существует три этапа клеточного дыхания, и они всегда происходят в следующем порядке: гликолиз, циклы Кребса и электрон-транспортная цепь, все из которых проходят серию окислительно-восстановительных реакций.

Гликолиз

Гликолиз — это метаболический путь, происходящий в цитозоле клетки и расщепляющий глюкозу на две другие молекулы, называемые пируватом. Выделяющаяся при этом свободная энергия используется для образования высокоэнергетических соединений АТФ и НАДН. Гликолиз происходит почти во всех организмах, как аэробных (тех, которые используют кислород), так и анаэробных (тех, которые не используют кислород). Широкое распространение гликолиза указывает на то, что это один из самых древних известных метаболических путей. Расщепление глюкозы стоит клетке 2 АТФ, но она получает 4 АТФ и высвобождает 2 НАДН. Как говорится, у вас должны быть деньги, чтобы делать деньги. У вас должна быть энергия, чтобы производить энергию.

Цикл Кребса (Цикл лимонной кислоты)

Все аэробные организмы продвигают этот процесс на 2 этапа дальше. Они берут эти две молекулы пирувата и немного расщепляют их в цикле Кребса. У эукариот цикл Кребса происходит в матриксе митохондрии. Детали довольно запутаны, но мы будем придерживаться обобщений. Те 2 молекулы пирувата, которые были отщеплены от глюкозы в процессе гликолиза, перемещаются в митохондрии эукариот (они остаются в цитозоле аэробных прокариот) и далее расщепляются на несколько энергетических пакетов размером с пинту. Он производит 2 АТФ напрямую. Но он также окисляет NAD+ (и аналогичную молекулу FAD+) с образованием NADH и FADh3. Последние молекулы являются звездой следующего этапа, цепи переноса электронов.

Цепь переноса электронов

Цепь переноса электронов (ЭТЦ) связывает перенос электронов между донором электронов (таким как NADH) и акцептором электронов (таким как O2) с переносом ионов H+ (протонов) через мембрану . Полученный электрохимический протонный градиент используется для выработки химической энергии в виде (АТФ). На внутренней мембране митохондрий электроны от NADH и FADh3 проходят через цепь переноса электронов к кислороду, который восстанавливается до воды. Другими словами, энергия, запертая в молекулах NADH и FADh3 в результате гликолиза и цикла Кребса, высвобождается для фосфорилирования АТФ из АДФ и молекулы фосфора.

Цепь переноса электронов включает ферментативный ряд доноров и акцепторов электронов. Каждый донор электронов передает электроны более электроотрицательному акцептору, который, в свою очередь, отдает эти электроны другому акцептору, и этот процесс продолжается по цепочке до тех пор, пока электроны не будут переданы кислороду, самому электроотрицательному и конечному акцептору электронов в цепи. Прохождение электронов между донором и акцептором высвобождает энергию, которая используется для создания градиента протонов через митохондриальную мембрану путем активного «накачивания» протонов в межмембранное пространство, создавая термодинамическое состояние, которое потенциально может выполнять работу. Весь процесс называется окислительным фосфорилированием, поскольку АДФ фосфорилируется до АТФ с использованием энергии окисления водорода на многих этапах. Конечным продуктом этого является сеть из 32 АТФ. Так возникает почти вся энергия жизни.

 

БРОЖДЕНИЕ

Как и дыхание, ферментация — это процесс извлечения энергии из окисления органических соединений (таких как глюкоза). Однако ферментация может происходить как в присутствии, так и в отсутствие кислорода. Ферментация включает стадию гликолиза при дыхании, но не проходит через цикл Кребса или электронно-транспортную цепь. Следовательно, образуется только 2 чистых АТФ, а не 32, которые образуются в результате клеточного дыхания.