В процессе энергетического обмена произошло расщепление 7 моль глюкозы, из которых полному расщеплению...

В процессе энергетического обмена глюкоза (C6H12O6) расщепляется для получения энергии, которая запасается в виде молекул АТФ (аденозинтрифосфата). Этот процесс включает несколько этапов: гликолиз, переходную стадию (окислительное декарбоксилирование пирувата), цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот) и окислительное фосфорилирование.

1. Гликолиз:

   • Гликолиз происходит в цитоплазме и не требует кислорода.
   • Одна молекула глюкозы расщепляется до двух молекул пирувата (C3H4O3).
   • При этом синтезируется 2 молекулы АТФ и 2 молекулы НАДH (никотинамид-аденин-динуклеотид, восстановленная форма).

2. Полное расщепление (аэробное дыхание):

   • Пируват транспортируется в митохондрии, где происходит окислительное декарбоксилирование, образуя ацетил-КоА, CO2 и НАДH.
   • В цикле Кребса ацетил-КоА подвергается дальнейшему окислению, образуя CO2, НАДH, ФАДH2 (флавин-аденин-динуклеотид, восстановленная форма) и ГТФ (гуанозинтрифосфат, который эквивалентен АТФ).

Для 2 моль глюкозы, подвергшихся полному расщеплению:

• В гликолизе: образуется 4 моль пирувата, 4 моль АТФ и 4 моль НАДH.
• При переходе к ацетил-КоА: образуется 2 моль CO2 и 4 моль НАДH (так как 2 пирувата на каждую глюкозу).
• В цикле Кребса: из 4 моль ацетил-КоА образуется 4 моль ГТФ (эквивалент АТФ), 8 моль НАДH, 4 моль ФАДH2 и 8 моль CO2.

Общая продукция для 2 моль глюкозы:

• АТФ: 4 (гликолиз) + 4 (ГТФ = АТФ в цикле Кребса) = 8 моль АТФ.
• НАДH: 4 (гликолиз) + 4 (декарбоксилирование пирувата) + 8 (цикл Кребса) = 16 моль НАДH.
• ФАДH2: 4 моль (цикл Кребса).
• CO2: 2 (декарбоксилирование пирувата) + 8 (цикл Кребса) = 10 моль CO2.

Каждая молекула НАДH при окислительном фосфорилировании в митохондриях дает около 2,5 молекул АТФ, а каждая молекула ФАДH2 дает около 1,5 молекул АТФ:

• НАДH: 16 моль * 2,5 = 40 моль АТФ.
• ФАДH2: 4 моль * 1,5 = 6 моль АТФ.

Итого для 2 моль глюкозы синтезируется:

• 8 моль АТФ (прямое образование) + 40 моль АТФ (из НАДH) + 6 моль АТФ (из ФАДH2) = 54 моль АТФ.

Теперь рассмотрим анаэробное дыхание (гликолиз с образованием молочной кислоты):

• Для 5 моль глюкозы (7 моль - 2 моль, которые подверглись полному расщеплению) образуется 10 моль пирувата, которые затем превращаются в 10 моль молочной кислоты (C3H6O3).
• При этом синтезируется 2 моль АТФ на каждую молекулу глюкозы.

Итого для 5 моль глюкозы синтезируется:

• 5 моль глюкозы * 2 моль АТФ = 10 моль АТФ.

Теперь суммируем:

• Молочная кислота: 10 моль.
• CO2: 10 моль (из 2 моль глюкозы, подвергшихся полному окислению).
• АТФ: 54 моль (из 2 моль глюкозы) + 10 моль (из 5 моль глюкозы) = 64 моль АТФ.

Каждая молекула АТФ хранит около 30,5 кДж/моль энергии:

• Энергия в АТФ: 64 моль * 30,5 кДж/моль = 1952 кДж.

Итак, при расщеплении 7 моль глюкозы, из которых 2 моль подверглись полному расщеплению, образуется:

• 10 моль молочной кислоты,
• 10 моль CO2,
• 64 моль АТФ,
• и запасается 1952 кДж энергии в этих молекулах АТФ.

При полном расщеплении одной молекулы глюкозы образуется 2 моль молочной кислоты и 6 моль СО2. Таким образом, при расщеплении 2 молей глюкозы образуется 4 моля молочной кислоты и 12 молей СО2. При синтезе 1 молекулы АТФ из молекулы АДФ и фосфата используется 7,3 ккал энергии. Таким образом, при синтезе 36 молекул АТФ образуется 262,8 ккал энергии.

При полном расщеплении 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы молочной кислоты и 6 молекул CO2, а также синтезируется 38 молекул АТФ.

Так как только 2 моля глюкозы подверглись полному расщеплению, то образовалось 4 молекулы молочной кислоты и 12 молекул CO2.

С учетом того, что при синтезе 1 молекулы АТФ выделяется около 7,3 ккал энергии, общая энергия запасенная в 38 молекулах АТФ составляет примерно 277,4 ккал.