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.

Class="center">

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.