Дихальні субстрати клітини

Дихальні субстрати клітини. Основні реакції клітинного дихання.

Дихання - це окислення органічної речовини, що є субстратом дихання. Субстратами для дихання служать вуглеводи, жири і білки.

Вуглеводи. При наявності вуглеводів більшість клітин використовує в якості субстратів саме їх. Полісахариди (крохмаль у рослин і глікоген у тварин і грибів) залучаються до процесу дихання лише після того, як вони будуть гідроліз до моносахаридів.

Ліпіди (жири або олії). Ліпіди складають «головний резерв» і пускаються в справу в основному тоді, коли запас вуглеводів вичерпаний. Попередньо вони повинні бути гідроліз до гліцерину і жирних кислот. Жирні кислоти багаті енергією і деякі клітини, наприклад м'язові, в нормі отримують саме від них частину необхідної їм енергії.

Білки. Оскільки білки виконують ряд інших важливих функцій, вони використовуються для виробництва енергії лише після того, як будуть витрачені всі запаси вуглеводів і жирів, наприклад при тривалому голодуванні (розд. 8.9.3). Білки попередньо гідролізуються до амінокислот, а амінокислоти дезамінується (позбавляються своїх аминогрупп). Новоутворена в результаті дезамінування кислота залучається до циклу Кребса або перетворюється спочатку в жирну кислоту, щоб потім піддатися окисленню.

Головну роль в клітинному диханні грають два типи реакцій - окислення і декарбоксилювання.

У клітці відбуваються окислювальні реакції трьох типів.
1. ОКИСЛЕННЯ молекулярного кисню.

2. Відщеплення водню (дегідрування). При аеробному диханні окислення глюкози відбувається шляхом послідовних реакцій дегідрування. Отщепляют при кожному дегидрировании водень використовується для відновлення коферменту, званого в цьому випадку переносником водню:

Велика частина цих реакцій відбувається в мітохондріях, де переносником водню служить зазвичай кофермент НАД (никотинамидадениндинуклеотид):

НАД * Н (відновлений НАД) потім знову піддається окисленню з вивільненням енергії. Ферменти, що каталізують реакції дегідрування, називаються дегідрогеназ. У ряді послідовних реакцій дегідрування весь відщеплюється від глюкози водень передається переносникам водню. Цей водень окислюється потім киснем до води, а вивільнена при цьому енергія використовується для синтезу АТФ. Феномен виділення енергії при окисленні (горінні) водню можна спостерігати, якщо піднести палаючу свічку до пробірці з воднем. При цьому пролунає легкий короткий бавовна, на зразок мініатюрного вибуху. У клітці виділяється така ж кількість енергії, але виділяється воно в окисно-відновних реакцій при переході водню від одного переносника до іншого по так званій дихального ланцюга.

3. ПЕРЕНЕСЕННЯ ЕЛЕКТРОНІВ. Це відбувається, наприклад, при переході однієї іонної форми заліза (Fe2 +) в іншу (Fe3 +)

Електрони можуть передаватися від одного з'єднання до іншого, як водень в реакціях описаних вище. З'єднання, між якими відбувається цей перенос, називаються переносниками електронів. Протікає цей процес в мітохондріях.

декарбоксилирование

Декарбоксилирование - це відщеплення вуглецю від даного з'єднання з утворенням СО2. У молекулі глюкози, крім водню і кисню, міститься ще шість атомів вуглецю. Оскільки для описаних вище реакцій потрібен тільки водень, вуглець віддаляється в реакціях декарбоксилювання. Утворений при цьому діоксид вуглецю є «побічний продукт» аеробного дихання.