БИОЛОГИЯ Том 1 - руководство по общей биологии - 2004

9. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

9.3. Клеточное дыхание

9.3.2. Некоторые ключевые реакции

Главную роль в клеточном дыхании играют два типа реакций — окисление и декарбоксилирование.

Окисление

В клетке происходят окислительные реакции трех типов.

1. ОКИСЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫМ КИСЛОРОДОМ.

2. ОТЩЕПЛЕНИЕ ВОДОРОДА (ДЕГИДРИРОВАНИЕ). При аэробном дыхании окисление глюкозы происходит путем последовательных реакций дегидрирования. Отщепляемый при каждом дегидрировании водород используется для восстановления кофермента, называемого в этом случае переносчиком водорода:

Большая часть этих реакций происходит в митохондриях, где переносчиком водорода служит обычно кофермент НАД (никотинамидадениндинуклеотид):

или, в более точной записи,

НАД·Н (восстановленный НАД) затем вновь подвергается окислению с высвобождением энергии (разд. 9.3.5). Ферменты, катализирующие реакции дегидрирования, называются дегидрогеназами. В ряде последовательных реакций дегидрирования весь отщепляемый от глюкозы водород передается переносчикам водорода. Этот водород окисляется затем кислородом до воды, а высвобождаемая при этом энергия используется для синтеза АТФ. Феномен выделения энергии при окислении (горении) водорода можно наблюдать, если поднести горящую свечку к пробирке с водородом. При этом раздастся легкий короткий хлопок, вроде миниатюрного взрыва. В клетке выделяется такое же количество энергии, но выделяется оно в ряде окислительно-восстановительных реакций при переходе водорода от одного переносчика к другому по так называемой дыхательной цепи.

3. ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОНОВ. Это происходит, например, при переходе одной ионной формы железа (Fe²⁺) в другую (Fe³⁺)

Электроны могут передаваться от одного соединения к другому, как водород в реакциях описанных выше (см. п. 2). Соединения, между которыми совершается этот перенос, называются переносчиками электронов. Протекает этот процесс в митохондриях (разд. 9.3.5).

Декарбоксилирование

Декарбоксилирование — это отщепление углерода от данного соединения с образованием СО₂. В молекуле глюкозы, помимо водорода и кислорода, содержится еще шесть атомов углерода. Поскольку для описанных выше реакций нужен только водород (см. выше п. 2), углерод удаляется в реакциях декарбоксилирования. Образующийся при этом диоксид углерода представляет собой «побочный продукт» аэробного дыхания.