Биология. Общая биология. 10–11 классы. В. В. Пасечник

этапа. Кислород в реакциях этого этапа не участвует.

      Так как наиболее доступным источником энергии в клетке является продукт распада полисахаридов – глюкоза, то второй этап мы рассмотрим на примере именно её бескислородного расщепления – гликолиза.

      Гликолиз – это многоступенчатый процесс бескислородного расщепления молекулы глюкозы, содержащей шесть атомов углерода (С₆Н₁₂О₆), до двух молекул трёхуглеродной пировиноградной кислоты, или ПВК (C₃H₄O₃). Реакции гликолиза катализируются многими ферментами, и протекают они в цитоплазме клеток. В ходе гликолиза при расщеплении 1 М глюкозы выделяется 200 кДж энергии, но 60 % её рассеивается в виде тепла. Оставшихся 40 % энергии оказывается достаточно для синтеза из двух молекул АДФ двух молекул АТФ. Получившаяся пировиноградная кислота в клетках животных, а также клетках многих грибов и микроорганизмов превращается в молочную кислоту (C₃H₆O₃):

      С₆Н₁₂О₆ + 2Н₃РО₄ + 2АДФ → 2С₃Н₆О₃ + 2АТФ + 2Н₂О.

      Рис. 40. Схема процессов энергетического обмена

      В большинстве растительных клеток, а также в клетках некоторых грибов (например, дрожжей) вместо гликолиза происходит спиртовое брожение: молекула глюкозы в анаэробных условиях превращается в этиловый спирт и СО₂:

      С₆Н₁₂О₆ + 2Н₃РО₄ + 2АДФ → 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + 2АТФ + 2Н₂О.

      Существуют также и такие микроорганизмы, в клетках которых в анаэробных условиях образуются не молочная кислота и не этиловый спирт, а, например, уксусная кислота или ацетон и т. д. Однако во всех этих случаях распад одной молекулы глюкозы, так же как и в случае гликолиза, приводит к запасанию двух молекул АТФ.

      В результате ферментативного бескислородного расщепления глюкоза распадается не до конечных продуктов (СО₂ и Н₂О), а до соединений, которые ещё богаты энергией и, окисляясь далее, могут дать её в больших количествах (молочная кислота, этиловый спирт и др.).

      Поэтому в аэробных организмах после гликолиза (или спиртового брожения) следует завершающий этап энергетического обмена – полное кислородное расщепление, или клеточное дыхание. В процессе этого третьего этапа органические вещества, образовавшиеся в ходе второго этапа при бескислородном расщеплении и содержащие большие запасы химической энергии, окисляются до конечных продуктов СО₂ и Н₂О. Этот процесс, так же как и гликолиз, является многостадийным, но происходит не в цитоплазме, а в митохондриях. В результате клеточного дыхания при распаде двух молекул молочной кислоты синтезируются 36 молекул АТФ:

      2С₃Н₆О₃ + 6О₂ + 36АДФ + 36Н₃РО₄ → 6СО₂ + 42Н₂О + 36АТФ.

      Кроме того, нужно помнить, что две молекулы АТФ запасаются в ходе бескислородного расщепления каждой молекулы глюкозы.

      Таким образом, суммарно энергетический обмен клетки в случае распада глюкозы можно представить следующим образом:

      С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ + 38АДФ + 38Н₃РО₄ →