Аэробное дыхание. Цикл Кребса

Аэробное дыхание
Цикл Кребса

План:
1. Общая характеристика процесса дыхания.
2. Виды брожения.
3. Окислительное декарбоксилирование ПВК.
4. Цикл Кребса – сущность, регуляция, значение.

Дыхание
Окислительно-восстановительный процесс расщепления (ассимиляции) сложных органических соединений (углеводов, липидов) с выделением энергии. При окислении высвобождается та энергия, которая была аккумулирована растениями в процессе фотосинтеза.
С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2+6Н2О + 2780 кДж

Брожение - ферментативный энергообразующий окислительно-восстановительный процесс, протекающий без участия молекулярного кислорода. Возбудителями брожения являются микроорганизмы.

Спиртовое брожение
Возбудители – дрожжи. Процесс спиртового брожения лежит в основе виноделия, пивоварения, хлебопечения, производства этилового спирта и глицерина. Совместно с молочно-кислым брожением оно используется при получении некоторых кисло-молочных продуктов (кумыса, кефира).

Молочнокислое брожение
Типы молочнокислого брожения:
1. Гомоферментативное - в процессе молочнокислого брожения образуется только молочная кислота.
2. Гетероферментативное – в процессе молочнокислого брожения наряду с молочной кислотой образуются еще и другие продукты (уксусная кислота, этиловый спирт, углекислый газ и др.).
Возбудители – молочнокислые бактерии.
Используют в производстве кисломолочных продуктов, квашении капусты, силосовании кормов.

Пропионовокислое брожение – используют при производстве сыров. Возбудители пропионовокислые бактерии .
Маслянокислое брожение – не имеет практического применения.
Возбудители – маслянокислые бактерии.

Рассчитайте теоретический выход этанола при спиртовом брожении; выход лактата при гомоферментативном молочнокислом брожении, если в среде находилось 100 г глюкозы.
Ответ:
m(C2H5OH) = 51,2 г.
m(C3H6O3) = 100,8 г.

Процесс аэробного дыхания состоит из трех этапов:

Итоги ОДП:
- образование ацетил-КоА – важнейшего метаболита в клетке;
- образование 1 НАДН2 (на 1 моль глюкозы – 2 НАДН2), который поступает в ЭТЦ;
окисление одного атома углерода до СО2;
обеспечивает вхождение ПВК в цикл Кребса.

Цикл Кребса
(ЦТК, цикл лимонной кислоты)
Универсальный путь окисления органических веществ в отличие от гликолиза.
Протекает в матриксе митохондрий;
ферменты, за исключением одного, не связаны с мембранами.
Состоит из 8 реакций.

Синтез щавелево-уксусной кислоты
Карбоксилирование ПВК однократно происходит в митохондриях. Эта реакция не включается в цикл Кребса, это подготовительная, предварительная реакция. Далее ЩУК образуется по ходу цикла.

1. Синтез лимонной кислоты - конденсация ацетил-КоА и щавелевоуксусной кислоты с участием фермента цитратсинтазы митохондриального матрикса.

2. Образование изолимонной кислоты – проходит с участием аконитагидратазы через стадию образования цис-аконитовой кислоты.

3. Окисление изолимонной кислоты – с участием изоцитратдегидрогеназы образуется α-кетоглутаровая кислота, одновременно выделяется 1моль СО2 и 1 НАДН2

4. Окислительное декарбоксилирование α-кетоглу-таровой кислоты.
Комплекс α –кетоглутаратдегидрогеназа аналогичен по составу и действию пируватдегидрогеназному комплексу.

5. Образование янтарной кислоты - молекула сукцинил-КоА имеет макроэргическую связь, энергия которой сохраняется в форме ГТФ. Фермент сукцинил-КоА-синтетаза; ГТФ далее превращается в АТФ.
ГТФ + АДФ →ГДФ + АТФ

6. Образование фумаровой кислоты – фермент сукцинатдегидрогеназа (ФАД-зависимый) окисляет янтарную кислоту.

7. Гидратация фумаровой кислоты происходит при участии фумаратгидратазы; образуется яблочная кислота (малат).

8. Окисление яблочной кислоты ферментом малатдегидрогеназой (НАД-зависимый) до ЩУК (оксалоацетат).

Энергетика цикла Кребса
1 НАДН2 = 3 АТФ 3·3 =9 АТФ
1 ФАДН2 = 2 АТФ 2·1 = 2 АТФ
итого: 9 + 2 + 1 = 12 АТФ,
Т.к. из глюкозы получилось два остатка ацетил-КоА, полученное количество АТФ удваиваем:
2·12 = 24 АТФ
– это результат окисления 2 молекул ацетил-Ко-А.