ДЫХАНИЕ (КЛЕТОЧНОЕ ДЫХАНИЕ)

ДЫХАНИЕ
(КЛЕТОЧНОЕ ДЫХАНИЕ)
• Процесс, который сопровождается выделением энергии, при этом
органические или восстановленные неорганические соединения
окисляются в результате взаимодействия с неорганическими
веществами.
•
Совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых
организмов, в ходе которых происходит окисление углеводов, липидов
и аминокислот до углекислого газа и воды. Высвобожденная энергия
запасается в химических связях макроэргических соединений и может
быть использована по мере необходимости.
Восстановители и окислители в процессах
дыхания бактерий
Восстановитель
H2
H2
Органические
вещества
NH3
NO2Органические
вещества
Fe2+
S2-
Окислитель Продукты
реакции
O2
H2O
SO42H2O + S2O2
CO2 + H2O
Организмы
O2
O2
NO3-
NO2- + H2O
NO3- + H2O
N2 + CO2
Водородные бактерии
Desulfovibrio
Многие бактерии, все растения
и животные
Нитрифицирующие бактерии
Нитрифицирующие бактерии
Денитрифицирующие бактерии
O2
O2
Fe3+
H2O
Ferrobacillus (Железобактерии)
Thiobacillus (Серные бактерии)
Окислитель О2 - АЭРОБЫ
неорганические восстановители - Литотрофы
Удобно подразделять весь процесс дыхания на фазы
Процесс превращения пирувата в производное уксусной
кислоты (ацетил-СоА)
(1)
СН3СОСООН
+
NAD+
+
CoA-SH
→
Пируватдегидрогеназный комплекс → CH3CO-S-CoA +
CO2 + NADH + H+
Общая стехиометрия ЦТК выглядит следующим образом (2)
C3H4O3 + ADP + Pi + 2H2O + FAD + 4NAD+ →
→ 3CO2 + ATP + FADH2 + 4(NADH + H+)
ДЫХАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ
NADH + H+ + 1/2O2 + 3ADP + 3Pi → NAD+ +
4H2O + 3ATP
(3)
FADH2 + 1/2O2 + 2ADP + 2Pi → FAD + 3H2O +
2ATP
(4)
Потенциальные возможности
дыхания
Глюкоза + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О
• ΔG0ʼ= -686 ккал/моль
(5)
•
C6H12O6 + 2Pi + 2ADP + 2NAD+ → 2C3H4O3 + 2ATP + 2(NADH + H+)
(путь ЭМП)
•
с умноженным на 2 уравнением
•
C3H4O3 + ADP + Pi + 2H2O + FAD + 4NAD+ →
→ 3CO2 + ATP + FADH2 + 4(NADH + H+)
(ЦТК)
•
умноженным на 10 уравнением
•
NADH + H+ + 1/2O2 + 3ADP + 3Pi → NAD+ + 4H2O + 3ATP
•
И умноженным на 2 уравнением
•
FADH2 + 1/2O2 + 2ADP + 2Pi → FAD + 3H2O + 2ATP
•
получим
•
C6H12O6 + 38ADP + 38Pi + 6O2 → 6CO2 + 38ATP + 44H2O