Уравнение реакции превращения 1 6 дифосфатфруктозы в две триозы

ГЛИКОЛИТИЧЕСКИЙ ПУТЬ ДЫХАТЕЛЬНОГО ОБМЕНА

Данный путь дыхательного обмена является наиболее распространенным и, в свою очередь, состоит из двух фаз. Первая фаза — анаэробная (гликолиз), вторая фаза — аэробная. Эти фазы локализованы в различныхкомпартментах клетки. Анаэробная фаза гликолиз — в цитоплазме, аэробная фаза — в митохондриях.

Анаэробная фаза дыхания (гликолиз)

В процессе гликолиза происходит преобразование молекулы гексозы до двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК). Этот окислительный процесс может протекать в анаэробных условиях (в отсутствие кислорода) и идет через ряд этапов.

Прежде всего, для того чтобы подвергнуться дыхательному распаду, глюкоза должна быть активирована. Активация глюкозы происходит путем фосфорилирования шестого углеродного атома за счет взаимодействия с АТФ. Реакция идет в присутствии ионов магния и фермента гексокиназы:

глюкоза + АТФ→глюкозо-6-фосфат + АДФ.

Затем глюкозо-6-фосфат изомеризуется до фруктозо-6-фосфата. Процесс катализируется ферментом фосфоглюкоизомеразой:

глюкозо-6-фосфат→ фруктозо-6-фосфат.

Далее происходит еще одно фосфорилирование при участии АТФ. Фосфорная кислота присоединяется к первому углеродному атому молекулы фруктозы, процесс катализируется ферментом фосфофруктокиназой:

фруктозо-6-фосфат + АТФ→ фруктозо-1,6-дифосфат +АДФ.

Дальнейшие реакции, составляющие процесс гликолиза, складываются следующим образом: фруктозо-1,6-дифосфат расщепляется с образованием двух триоз, реакция катализируется ферментом альдолазой, которая состоит из четырех субъединиц и содержит свободные SH-группы. Реакция протекает по уравнению:

Молекула фосфодиоксиацетона при участии фермента триозофосфатизомеразы превращается также в 3-фосфоглицериновый альдегид (ФГА). Дальнейшим превращениям подвергается именно ФГА, окисляясь до 1,3-дифосфоглицериновой кислоты (ДФГК). Это важнейший этап гликолиза. Процесс идет с участием неорганического фосфата (H3РО4) и фермента глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы.

Молекула этого фермента состоит из четырех идентичных субъединиц. Каждая субъединица представляет одиночную полипептидную цепь приблизительно из 220 аминокислотных остатков. Фермент содержит SH-группы и кофермент НАД, который взаимосвязан с ферментом на всем протяжении процесса. Сущность процесса заключается в окислении альдегидной группы ФГА в карбоксильную ДФГК. Окисление идет с выделением энергии. За счет энергии окисления при участии неорганического фосфата (Н3РО4) в молекуле ДФГК образуется макроэргическая фосфатная связь. Одновременно происходит восстановление кофермента НАД.

В целом реакция выглядит следующим образом:

На следующем этапе за счет имеющейся макроэргической связи в 1,3-дифосфоглицериновой кислоте образуется АТФ. Процесс катализируется ферментом фосфоглицераткиназой:

Таким образом, на этом этапе энергия окисления аккумулируется в форме энергии фосфатной связи АТФ. Затем 3-ФГК превращается в 2-ФГК, иначе говоря, фосфатная группа переносится из положения 3 в положение 2. Реакция катализируется ферментом фосфоглицеромутазой и идет в присутствии магния:

Далее происходит дегидратация ФГК. Реакция идет при участии фермента енолазы в присутствии ионов Mg2+ или Мn2+. Дегидратация сопровождается перераспределением энергии внутри молекулы, в результате чего возникает макроэргическая связь. Образуется фосфоенолпировиноградная кислота (ФЕП):

Затем фермент пируваткиназа переносит богатую энергией фосфатную группу на АДФ с образованием АТФ и пировиноградной кислоты. Для протекания реакции необходимо присутствие ионов Mg2+ или Мn2+:

Поскольку при распаде одной молекулы глюкозы образуются две молекулы ФГА, то все реакции повторяются дважды. Таким образом, суммарное уравнение гликолиза следующее:

глюкоза + 2АТФ+ 2НАД+ + 2Фн + 4 АДФ → 2 пирувата + 4 АТФ + 2 НАД·Н2 + 2АДФ.

В результате процесса гликолиза образуются четыре молекулы АТФ, однако две из них покрывают расход на первоначальное активирование субстрата. Следовательно, накапливаются две молекулы АТФ. Образование АТФ в процессе гликолиза носит название субстратного фосфорилирования, поскольку макроэргические связи возникают на молекуле окисляемого субстрата. Если считать, что при распаде АТФ на АДФ и Фн выделяется 30,6 кДж, то за период гликолиза накапливается в макроэргических фосфатных связях всего 61,2 кДж. Прямые определения показывают, что распад молекулы глюкозы до пировиноградной кислоты сопровождается выделением 586,6 кДж. Следовательно, энергетическая эффективность гликолиза невелика. Кроме того, образуется 2НАД·Н2. НАД·Н2 вступает в дыхательную цепь, что приводит к дополнительному образованию АТФ. Образовавшиеся две молекулы пировиноградной кислоты вступают в аэробную фазу дыхания.

Видео:Биохимия. Лекция 48. Углеводы. Превращение фруктозы и галактозы в глюкозу. Гликогенез. Гликогенолиз.Скачать

Катаболизм углеводов

Углеводы являются источником энергии и углерода. Углеводы содержат 4,1 ккал энергии на 1 г, это примерно в два раза меньше чем в жирах, но это наиболее легко окисляемые вещества. Человек более половины необходимой энергии по­лучает с углеводами.

Кроме того, углеводы — структурные компоненты оболочек клеток и соедини­тельной ткани. Они образуют клеточные стенки растений, наружный скелет беспоз­воночных животных: насекомых, членистоногих и др. Углеводы могут легко пре­вращаться в липиды и углеродные скелеты аминокислот.

Существует два пути окисления глюкозы: аэробный, или дыхание, и анаэробный, или брожение. В дыхании конечным ак­цептором электронов и протонов является неорганическое вещество, чаще всего кислород. При брожении акцептором электронов и протонов служит органическое вещество.

Гликолиз — распад глюкозы. Это последовательность из 10 реакций, в результате которых из глюкозы образуется 2 молекулы пирувата, а выделившаяся в результате реакций энергия идёт на восстановление НАД+ до НАДН2 и получения из АДФ и фосфата АТФ.

В первой реакции глюкоза фосфорилируется до глюкозо-6-фосфата с затратой энергии АТФ. Это пусковая реакция гликолиза, она необратима. После этого происходит изомеризация глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат.

В тертьей реакции осуществляется повторное фосфорилирование углевода, оно также идёт с затратой энергии АТФ и является необратимой реакцией. Образуется фруктозо-1, 6-дифосфат. Катализирует реакцию фосфофруктокиназа — регуляторный фермент. Она активируется АМФ и АДФ, уг­нетается АТФ и цитратом, это позволяет регулировать интенсивность окисления глюкозы в зависимости от энергетических потребностей клетки.

В четвёртой реакции происходит расщепление фруктозо-1,6-дифосфата на две фосфотриозы: фосфодиоксиацетон и 3-фосфоглицериновый альдегид. Фосфодиоксиацетон затем превращается в фосфоглицериновый альдегид. Таким образом, на этой стадии глюкоза превращается в две молекулы 3-фосфоглицеринового альдегида, которые идентично подвергаются дальнейшему окислению.

В последующих реакциях идёт постепенное окисление фосфоглицеринового альдегида до пирувата. В этих реакциях восстанавливается НАД+ до НАДН2, дважды происходит субстратное фосфорлирование АДФ до АТФ. Последняя 10 реакция образования пирувата является необратимой.

На этом гликолиз заканчивается. Все 10 рассмотренных реакций протекают в анаэробных условиях, т. е. без доступа кислорода.

Рисунок 1 – схема гликолиза

Энергетика гликолиза. В процессе гликолиза энергия тратится и высвобожда­ется. В первой и третьей реакциях тратится по 1 молекуле АТФ на фосфорилиро­вание соответствующих субстратов. Всего затрачивается 2 молекулы АТФ. Образу­ется энергия в шестой реакции в виде НАДН2, а также в седьмой и десятой реак­циях по 1 молекуле АТФ. В дальнейших расчетах надо учесть два обстоятельства: 1) при окислении НАДН2 в дыхательной цепи образуется 3 АТФ и 2) из одной мо­лекулы глюкозы в гликолизе образуется две триозы, поэтому энергетический эф­фект 6, 7 и 10 реакций необходимо удвоить. Таким образом, высвобождается энер­гии в гликолизе: 2НАДН2 х 3АТФ + 2АТФ х 2 = 10АТФ Вычитаем из 10АТФ затраченные 2АТФ и получаем энергетический эффект на 1 мо­лекулу глюкозы — 8 АТФ.

Суммарная реакция гликолиза:

Глюкоза + 2НАД+ + 2АДФ + 2Н3Р04 = 2НАД∙Н2 + 2Пируват + 2АТФ + 2H2O

Иными словами, при гликолизе 1 молекула глюкозы расщепляется на 2 молекулы пирувата и высвобождается энергия, эквивалентная 8 молекулам АТФ.

Дальнейшая судьба пирувата, образовавшегося в гликолизе, различна в ана­эробных и аэробных условиях. В анаэробных условиях пируват идет по пути бро­жения. В аэробных подвергается окислительному декарбоксилированию до ацетил-КоА и далее по пути дыхания.

В реакциях гликолиза окисляется не только глюкоза, но также фруктоза, глицерол и другие вещества.

Брожение — анаэробный окислительно-восстановительный процесс превращения органических веществ, в результате которого организмы получают энергию. Брожению подвергаются не только углеводы, но и другие органические вещества. Брожение представляет собой гликолиз, дополненный в конце одной или несколькими реакциями превращения пирувата в конечные продукты брожения. В дополнительных реакциях не освобождается энергия, он они крайне важны для анаэробной клетки, поскольку на этом этапе регенерируется НАД+, который требуется для гликолиза. Это важно для нормальной жизнедеятельности клетки, поскольку гликолиз для многих организмов — единственный источник АТФ в анаэробных условиях.

Рассмотрим два типа брожения углеводов (глюкозы): молоч­нокислое и спиртовое (этаноловое). Оба типа брожения начинаются с гликолиза. Затем при молочнокислом брожении пируват восстанавливается в молочную кислоту (лактат). Реакцию катализирует лактатдегидрогеназа (рис. 2).

Энергетика молочнокислого брожения на 2НАДН2 (6АТФ) меньше, чем у гли­колиза, т. к. восстановленный НАДН2 расходуется на восстановление пирувата. Т. е. в процессе брожения из глюкозы образуется всего 2 АТФ. Это очень мало, но надо учесть, что энергия образуется в анаэробных условиях. Суммарная реакция молочнокислого брожения: Глюкоза + 2 АДФ + 2 Н3РО4 à 2 Лактата + 2 АТФ + Н2О

Иными словами, в молочнокислом брожении распадается глюкоза на две молекулы лактата с высвобождением энергии в виде 2 АТФ.

Локализуются все реакции молочнокислого брожения, в цитоплазме. Молочнокислое брожение есть у животных, у растений и у микроорганизмов, у аэробов как дополнительный в условиях недостатка кислорода, например, в мыш­цах при тяжелой физической работе.

Спиртовое (этаноловое) брожение

Рисунок 2 – Схема брожения

Спиртовое брожение осуществляется дрожжами и другими микроорганизмами. Химизм спиртового брожения не отличается от молочнокислого до стадии образо­вания пирувата. То есть в начале — гликолиз. Затем пируват декарбоксилируется и превращается в уксусный альдегид (рис. 2). Последний, восстанавливается при участии фермента алкогольдегидрогеназы до этилового спирта (этанола).

Энергетика спиртового — 2 АТФ.

Суммарная реакция брожения: Глюкоза + 2 АДФ + 2 Н3РО4 à 2 Этанола + 2 АТФ + 2 CО2

Из одной молекулы глюкозы в результате получается две молекулы питьевого спирта (этанола) и две молекулы углекислого газа. Этот вид брожения очень важен в производстве хлеба, пивоварении, виноделии и винокурении. Если в закваске высока концентрация пектина, может также производиться небольшое количество метанола. Обычно используется только один из продуктов; в производстве хлеба алкоголь улетучивается при выпечке, а в производстве алкоголя диоксид углерода обычно уходит в атмосферу. Спиртовое брожение широко используется в промышленности для получения этанола из крахмала и целлюлозы, которые предварительно гидролизуются до глю­козы.

Существует большое разнообразие типов брожения. Некоторые из них имеют практическое значение, так как используются для промышленного получения орга­нических кислот, ацетона и других веществ.

· уксуснокислое брожение осуществляют многие бактерии. Уксус (уксусная кислота) — прямой результат бактериальной ферментации. При мариновании продуктов уксусная кислота предохраняет пищу от болезнетворных и вызывающих гниение бактерий.

· маслянокислое брожение приводит к образованию масляной кислоты; его возбудителями являются некоторые анаэробные бактерии рода Клостридиум.

· Пропионовокислое брожение вызывается особыми пропионовокислыми бактериями.

· Брожение пектиновых веществ и др.

ВКЛЮЧЕНИЕ В КАТАБОЛИЗМ ПОЛИСАХАРИДОВ

Крахмал у растений и гликоген у животных вначале подвергаются фосфоролизу – фермент фосфорилаза расщепляет в полисахаридах 1-4 свя­зи, 1-6 связи, имеющиеся в гликогене и амилопектине, расщепляются 1-6 — гликозидазой. При этом образуется глюкозо-1-фосфат, который изомеризуется в глюкозо-6-фосфат.

Гликолитическое превращение гликогена называ­ется гликогенолизом. В гликогенолизе на первое фосфорилирование глюкозы не используется АТФ, фосфоролиз идет с потреблением минерального фосфата.

Глюкозо -6 — фосфат идёт в гликолиз, но в отличие от глюкозы он уже фосфорлирован и при этом без затраты энергии АТФ. Поэтому энергетический эффект брожения гликогена — 3 АТФ на одну молекулу глюкозы, т. е. больше чем у брожения глюкозы на 1 АТФ.

(С6Н10О5)n + H3PO4 ↔ (С6Н10О5)n-1 + C6H11O6

крахмал фосфат крахмал глюкозо — 1- фосфат

Изомеризация глюкозо — 1 фосфата:

АЭРОБНЫЕ ПУТИ РАСПАДА ГЛЮКОЗЫ

Аэробные пути окисления органических веществ называются дыханием. Рас­смотрим наиболее распространенный способ аэробного окисления глюкозы. Его иногда называют дихотомическим распадом глюкозы. Он включает 3 этапа:

1-й этап гликолитический. На этом этапе глюкоза превращается в пируват.

2-й этап — окислительное декарбоксилирование пирувата. Пируват превращается в ацетат (ацетил-КоА) и углекислый газ.

3-й этап — цикл трикарбоновых кислот. Ацетат (ацетил-КоА) превращается в две молекулы СO2.

На каждом этапе образуется энергия в виде восстановленных коферментов (НАДН2, ФАДН2) и нуклеозидтрифосфатов (АТФ или ГТФ). Восстановленные коферменты в цепи тканевого дыхания окисляются и дают энергию в виде АТФ.

1-й этап гликолиз рассмотрен выше.

2-й этап. Окислительное декарбоксилирова­ние пирувата. Пируват, образованный на первом этапе, направляется из растворимой части цитоплазмы в митохондрии и здесь подвергается окислите­льному декарбоксилированию. Окислительное декарбоксилирование пирувата вклю­чает 5 реакций.

Декарбоксилирование. Осуществляется пируватдегидрогеназой, сложным ферментом, в простетической группе кото­рого находится фосфорилированный витамин В: (тиамин) тиаминпирофосфат. Данный фермент переносит протоны на НАД+(2-ая реакция). Полученное в результате соединение затем окисляется (3-ая реакция), и к нему присоединяется ацетил-коА (4,5-ая реакция).

Таким образом пируват окисляется и декарбоксилируется с образованием НАДН2. Продуктами реакции являются активная уксусная кислота (ацетил-коА) и углекислый газ.

Энергетика. При окислительном декарбоксилировании одной молекулы пирувата образуется одна молеукула НАДН2, т. е. = 3 АТФ. В пересчёте на глюкозу 6 АТФ.

Все ферменты данного процесса объединены в единый пируватдегидрогеназный комплекс. Комплекс включает 3 фермента: пируватдегодрогеназу, дигидролипоилтрансацетилазу, дигидролиполидегидрогеназу и 5 коферментов: ТПФ, липоевую кислоту, НS-КоА, ФАД и НАД.

Рисунок 3 — Суммарное уравнение окисления пировиноградной кислоты

3-й этап — ЦТК. Образовавшийся на втором этапе ацетил-коА окисляется в цикле трикарбоновых кислот до СО2 с высвобождением энергии. В расчёте на две молекулы ацетил-коА, образующегося при окислении одной молекулы глюкозы — 24 АТФ.

Энергетика дихотомического распада глюкозы в расчёте на одну молекулу глюкозы, в АТФ (ГТФ по запасу энергии равен АТФ):

1-й этап (гликолитический) — 8 АТФ;

2-й этап (окислительное декарбоксилирование пирувата) — 6 АТФ;

Всего тридцать восемь молекул АТФ на одну молекулу глюкозы.

Таким образом в дихотомическом пути глюкоза, состоящая из 6 углеродных атомов, распадается на 6 молекул углекислого газа, при этом освобождается большое количество энергии в виде АТФ, ГТФ и восстановленных коферментов НАДН2 и ФАДН2. В дыхательной цепи НАДН2 и ФАДН2 окисляются, при этом энергия аккумулируется в макроэргических связях АТФ.

Этот путь окисления глюкозы называется дихотомическим потому, что глюкоза (гексоза) в самом начале распадается на две триозы — фосфоглицеринового альдегида.

Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать

Анаэробное окисление углеводов. Напишите уравнение реакции превращения 1,6-дифосфатфруктозы в две триозы.

👉 Как получить работу? Ответ: Напишите мне в whatsapp и я вышлю вам форму оплаты, после оплаты вышлю решение.

➕ Как снизить цену? Ответ: Соберите как можно больше задач, чем больше тем дешевле, например от 10 задач цена снижается до 50 руб.

➕ Вы можете помочь с разными работами? Ответ: Да! Если вы не нашли готовую работу, я смогу вам помочь в срок 1-3 дня, присылайте работы в whatsapp и я их изучу и помогу вам.

⚡ Условие + 37% решения:

Анаэробное окисление углеводов. Напишите уравнение реакции превращения 1,6-дифосфатфруктозы в две триозы.

Решение: Анаэробное окисление углеводов происходит в клетках, органах и тканях без участия кислорода. Если процесс начинается с превращения глюкозы и заканчивается образованием молочной кислоты, то он называется анаэробным гликолизом, если начинается с превращения гликогена – гликогенолизом. Суммарное уравнение анаэробного гликолиза можно представить следующим образом: C6H12О6  2АДФ  2Фн  2CH3CH(OH)COOH  2АТФ  2Н2О В анаэробных условиях гликолиз – единственный процесс в животном организме, поставляющий энергию. Именно благодаря гликолизу организм человека и животных определенный период может осуществлять ряд физиологических функций в условиях недостаточности кислорода. Анаэробный гликолиз можно разделить на две основные стадии – подготовительную и окислительную. В подготовительной стадии молекула глюкозы постепенно распадается до двух молекул 3-фосфоглицеринового альдегида, при 52 этом используется две молекулы АТФ. В окислительной стадии происходит дальнейшее их окисление с образованием пирувата и четырех молекул АТФ. 1. Начинается гликолиз с активации молекулы глюкозы в присутствии АТФ с образованием глюкозо-6-фосфата или фосфоролиза гликогена с отщеплениемглюкозо-1-фосфата. Реакция фосфорилирования глюкозы катализируется ферментом гексокиназой и требует наличия ионов Mg.

Готовые задачи по химии которые сегодня купили:

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

📺 Видео

[биохимия] — ГЛИКОЛИЗСкачать

РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА, ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ - Урок Химия 9 класс / Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Биохимия. Лекция 50. Углеводы. Глюкозо-лактатный цикл (Кори). Глюконеогенез. Пентозофосфатный путь.Скачать

Аэробный и анаэробный гликолиз. Реакции катаболизма глюкозы. Расчет выхода АТФ в гликолизеСкачать

Как расставлять коэффициенты в уравнении реакции? Химия с нуля 7-8 класс | TutorOnlineСкачать

25. Схема реакции и химическое уравнениеСкачать

Уравнивание реакций горения углеводородовСкачать

Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Обмен Галактозы и Фруктозы(Часть 10)Скачать

Как решать ОРГАНИЧЕСКИЕ ЦЕПОЧКИ? Основные типы химических реакцийСкачать

Решение задач по уравнениям реакций, если одно из реагирующих веществ взято в избытке. 1 ч. 9 класс.Скачать

Химические уравнения - Как составлять уравнения реакций // Составление Уравнений Химических РеакцийСкачать

ГЛИКОЛИЗ: Что, зачем и почему? // Биохимия простыми словамиСкачать

Глюконеогенез. Цикл Кюри. Регуляция гликолиза и глюконеогенеза в печеи.Скачать

Лекция 5. Обмен углеводов. Анаэробный гликолиз. Глюконеогенез.Скачать

ГЛЮКОЗА цикло-оксо-формыСкачать

Биохимия. Лекция 49. Углеводы. Гликолиз. Челночные системы. Обезвреживание этанола.Скачать

Химия | Тепловой эффект химической реакции (энтальпия)Скачать