Синтез АТФ в митохондрии клетки
Превращение
веществ и энергии в процессе диссимиляции проходит в три этапа.
1 этап. Подготовительный:
сложные органические вещества под действием пищеварительных ферментов
распадаются на простые, при этом выделяется только тепловая энергия. Белки расщепляются
до аминокислот, жиры до глицерина и жирных кислот, крахмал до глюкозы.
2 этап. Гликолиз (бескислородный): происходит в
цитоплазме, ферменты в нем не участвуют. Глюкоза расщепляется до молочной
кислоты, при этом 40% выделившейся энергии идет на синтез АТФ.
3 этап. Гидролиз (Кислородный): осуществляется в митохондриях. Процесс
происходит в матриксе и на внутренних мембранах. Процесс ферментативный.
Расщеплению подвергается молочная кислота. Диоксид углерода выделяется из митохондрии
в окружающую среду. Атом водорода (Н) включается в цепь ферментативных реакций в результате которых синтезируется АТФ. Реакции протекают в следующей последовательности:
1.
Атом водорода с помощью ферментов переносчиков поступает во внутреннюю мембрану
митохондрий, образующую кристы, где и окисляется.
2.
Протон водорода выносится переносчиками на наружную поверхность мембраны крист. Для протонов эта мембрана непроницаема, поэтому она
накапливаются в межмембранном пространстве, образуя протонный резервуар.
3.
Электроны водорода переносятся на внутреннюю поверхность мембраны крист и тут же присоединяются к кислороду с помощью фермента оксидазы,
образуя отрицательно заряженный активный кислород.
4.
Разноименно заряженные ионы по обе стороны мембраны
создают электрическое поле, и когда разность потенциалов достигает 200 мВ, начитает
действовать протонный канал. Он возникает в молекулах ферментов АТФ-синтетазы, которые встроены во внутреннюю мембрану, образующую
кристы.
5.
Через протонный канал протоны водорода устремляются внутрь митохондрии,
воздавая высокий уровень энергии, большая часть который идет на синтез АТФ, а
протоны, взаимодействуя с активным кислородом, образуют воду и молекулярный
кислород. Таким образом, кислород, поступающий в митохондрии в процессе
дыхания, необходим для присоединения протонов водорода. При его отсутствии весь
процесс в митохондриях прекращается, так как
перестает функционировать электронно-транспортная цепь. Общая формула реакций
третьего этапа:
Всего
в процессе расщепления молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ.