Jump to content

Катаболизм углеводов

Пищеварение — это расщепление углеводов с образованием богатого энергией соединения, называемого АТФ . Производство АТФ достигается за счет окисления молекул глюкозы . При окислении электроны отрываются от молекулы глюкозы, восстанавливая НАД+ и ФАД . НАД+ и ФАД обладают высоким энергетическим потенциалом для стимулирования производства АТФ в цепи переноса электронов . Производство АТФ происходит в митохондриях клетки. Существует два способа производства АТФ: аэробный и анаэробный . При аэробном дыхании необходим кислород. Использование кислорода увеличивает выработку АТФ с 4 молекул АТФ до примерно 30 молекул АТФ.При анаэробном дыхании кислород не требуется. Когда кислород отсутствует, образование АТФ продолжается посредством ферментации. Существует два типа брожения: спиртовое брожение и молочнокислое брожение .

Существует несколько различных типов углеводов : полисахариды (например, крахмал , амилопектин , гликоген , целлюлоза ), моносахариды (например, глюкоза , галактоза , фруктоза , рибоза ) и дисахариды (например, сахароза , мальтоза , лактоза ).

Моносахариды , также известные как простые сахара, являются самой основной, фундаментальной единицей углеводов. Это простые сахара с общей химической структурой C6H12O6.

Дисахариды – это разновидность углеводов. Дисахариды состоят из сложных сахаров, содержащих два моносахарида с отщеплением молекулы воды с общей химической структурой C12H22O11.

Олигосахариды — это углеводы, состоящие из полимера, содержащего от трех до десяти моносахаридов, связанных между собой гликозидными связями.

Глюкоза реагирует с кислородом по следующей реакции C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O. Углекислый газ и вода являются побочными продуктами, и вся реакция является экзотермической .

Таким образом, реакция глюкозы с кислородом, высвобождающая энергию в виде молекул АТФ, является одним из наиболее важных биохимических путей, обнаруженных в живых организмах.

Гликолиз

[ редактировать ]

Гликолиз , что означает «расщепление сахара», является начальным процессом клеточного дыхания . Гликолиз может быть аэробным или анаэробным процессом. При кислорода наличии гликолиз продолжается по пути аэробного дыхания. Если кислорода нет, то производство АТФ ограничивается анаэробным дыханием . Местом, где происходит гликолиз, аэробный или анаэробный, цитозоль клетки является . При гликолизе шестиуглеродная молекула глюкозы расщепляется на две трехуглеродные молекулы, называемые пируватом . Эти молекулы углерода окисляются до НАДН и АТФ. Чтобы молекула глюкозы окислилась в пируват, необходимо участие молекул АТФ. Это так называемая инвестиционная фаза, во время которой потребляются в общей сложности две молекулы АТФ. В конце гликолиза общий выход АТФ составляет четыре молекулы, а чистый прирост — две молекулы АТФ. Несмотря на то, что АТФ синтезируется, две образующиеся молекулы АТФ немногочисленны по сравнению со вторым и третьим путями, циклом Кребса и окислительным фосфорилированием. . [1]

Ферментация

[ редактировать ]

Даже если кислорода нет, гликолиз может продолжать генерировать АТФ. Однако для того, чтобы гликолиз продолжал производить АТФ, должен присутствовать НАД+, который отвечает за окисление глюкозы. Это достигается путем переработки НАДН обратно в НАД+. Когда НАД+ восстанавливается до НАДН, электроны НАДН в конечном итоге передаются отдельной органической молекуле, превращая НАДН обратно в НАД+. Этот процесс возобновления поставок НАД+ называется ферментацией, которая делится на две категории. [1]

Алкогольная ферментация

[ редактировать ]

При спиртовом брожении, когда молекула глюкозы окисляется, этанол (этиловый спирт) и углекислый газ являются побочными продуктами . Органической молекулой , которая отвечает за возобновление поставок НАД+ при этом типе ферментации, является пируват, образующийся в результате гликолиза. Каждый пируват выделяет молекулу углекислого газа, превращающуюся в ацетальдегид . Затем ацетальдегид восстанавливается за счет НАДН, образующегося в результате гликолиза, с образованием спиртовых отходов, этанола, и образования НАД+, тем самым пополняя его запас для гликолиза для продолжения производства АТФ. [1]

Молочнокислое брожение

[ редактировать ]

При молочнокислом брожении каждая молекула пирувата напрямую восстанавливается НАДН. Единственным побочным продуктом этого типа ферментации является лактат . Ферментация молочной кислоты используется мышечными клетками человека как средство выработки АТФ во время напряженных физических упражнений, когда потребление кислорода превышает поставляемый кислород. По мере прогрессирования этого процесса избыток лактата поступает в печень , которая превращает его обратно в пируват. [1]

Цикл лимонной кислоты (также известный как цикл Кребса)

[ редактировать ]

Если присутствует кислород, то после гликолиза две молекулы пирувата переносятся в саму митохондрия , чтобы пройти цикл Кребса . В этом цикле молекулы пирувата, образующиеся в результате гликолиза, далее расщепляются, чтобы использовать оставшуюся энергию. Каждый пируват проходит ряд реакций, в результате которых он превращается в ацетил-коэнзим А. Отсюда только ацетильная группа участвует в цикле Кребса, в котором она проходит серию восстановительных реакций , катализируемых ферментами окислительно - , для дальнейшего использования энергии ацетильной группы. Энергия ацетильной группы в форме электронов используется для восстановления НАД+ и ФАД до НАДН и ФАДН 2 соответственно. НАДН и ФАДН 2 содержат запасенную энергию, полученную из исходной молекулы глюкозы, и используется в цепи переноса электронов , где производится основная часть АТФ. [1]

Окислительное фосфорилирование

[ редактировать ]

Последний процесс аэробного дыхания — окислительное фосфорилирование , также известное как цепь переноса электронов . Здесь НАДН и ФАДН 2 доставляют свои электроны к кислороду и протонам на внутренних мембранах митохондрии, способствуя выработке АТФ. Окислительное фосфорилирование обеспечивает большую часть производимого АТФ по сравнению с гликолизом и циклом Кребса. В то время как количество АТФ соответствует гликолизу, а цикл Кребса состоит из двух молекул АТФ, в цепь переноса электронов приходится не более двадцати восьми молекул АТФ. Способствующим фактором является энергетический потенциал НАДН и ФАДН 2 . Вторым фактором, способствующим этому, является то, что кристы , внутренние мембраны митохондрий, увеличивают площадь поверхности и, следовательно, количество белков в мембране, которые способствуют синтезу АТФ. Вдоль цепи переноса электронов имеются отдельные компартменты, каждый со своим градиентом концентрации ионов H+, которые являются источником энергии для синтеза АТФ. Для преобразования АДФ в АТФ необходимо предоставить энергию. Эта энергия обеспечивается градиентом H+. На одной стороне мембранного отсека имеется более высокая концентрация ионов H+ по сравнению с другой. Перенос H+ на одну сторону мембраны осуществляется за счет экзергонический поток электронов через мембрану. Эти электроны поставляются НАДН и ФАДН 2, поскольку они передают свою потенциальную энергию. Как только градиент концентрации H+ устанавливается, устанавливается протондвижущая сила, которая обеспечивает энергию для преобразования АДФ в АТФ. Ионы H+, которые первоначально были направлены на одну сторону мембраны митохондрий, теперь естественным образом проходят через мембранный белок, называемый АТФ-синтазой , белок, который превращает АДФ в АТФ с помощью ионов H+. [1]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Рис, Джейн; Урри, Лиза; Каин, Майкл; Вассерман, Стивен; Минорский, Петр; Джексон, Роберт (2011). Биология Кэмпбелла / Джейн Б. Рис ... [и др.] (9-е изд.). Бостон: Бенджамин Каммингс. стр. 164–181. ISBN  978-0321558237 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: c0ebc1679aaceea970f6656b025c1b3f__1702264320
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/c0/3f/c0ebc1679aaceea970f6656b025c1b3f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Carbohydrate catabolism - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)