Использующих процесс дыхания

Аэробное дыхание – окислительно-восстановительный процесс, идущий с образованием АТФ, при котором роль доноров водорода (электронов) играют органические соединения, а роль акцептора выполняет молекулярный кислород.

Процесс протекает в аэробных условиях, а конечными продуктами дыхания являются СО2 и Н2О.

Суммарно процесс дыхания при окислении углеводов выражается уравнением:

С6Н12О6 + 6 О2® 6 СО2 + 6 Н2О + 2820 кДж

глюкоза

Схема окисления углеводов в процессе дыхания представлена на рис. 7.3.

Начальная стадия превращения углеводов, вплоть до образования пировиноградной кислоты, полностью идентична ферментативным реакциям окисления в процессе брожения (см. п.7.3).

В клетках аэробов ПВК может быть окислена полностью в цикле Кребса через промежуточное соединение – ацетил КоА (рис. 7.3). При этом водород, отнятый дегидрогеназами в цикле передается в дыхательную цепь ферментов, которая у аэробов, кроме НАД, включает ФАД, систему цитохромов и конечный акцептор водорода - кислород. При этом на каждые 2 атома водорода, поступающих в дыхательную цепь, синтезируются 3 молекулы АТФ.

Таким образом, суммарный энергетический эффект процесса окисления одной молекулы глюкозы теоретически составляет 38 молекулы АТФ, причем 2 молекулы АТФ образуются в результате субстратного фосфорилирования, а 36 АТФ – при окислительном фосфорилировании. Следует учитывать, что часть энергии, образуемой при окислительном фосфорилировании, теряется и количество образуемой энергии меньше теоретически возможного выхода.

Окисление питательных веществ не всегда идет до конца. Некоторые аэробы окисляют органические соединения частично, при этом в среде накапливаются промежуточные продукты окисления. Такие окислительно-восстановительные процессы, протекающие в аэробных условиях, называются неполным окислением или окислительным брожением.

Примерами неполных окислений являются окисление углеводов до органических кислот (щавелевой, глюконовой, итаконовой, уксусной, лимонной) аэробными микроорганизмами – микроскопическими грибами и уксуснокислыми бактериями.

Так, окисление глюкозы в лимонную кислоту можно представить следующим суммарным уравнением:

 

2С6Н12О6 + 3О2 ® 2С6Н8О7 + 4Н2О + Е

глюкоза лимонная кислота

Продуцентом лимонной кислоты является гриб Aspergillus niger.

 

 

 
 

 

 


Гликозидазы

 

 Углеводы ¯  
  2 НАДН2 Глюкоза ¯   2 АТФ
  2 НАДН2 2 ПВК ¯  
2 СН3СО- SКоА    
Щавелевоуксусная кислота   Лимонная кислота  
  Яблочная кислота     Изолимонная кислота  
  Фумаровая кислота СО2    
  Янтарная кислота 2 АТФ   СО2 a-кетоглутаровая кислота
    2(2Н+)     2 (2Н+) 2 (2Н+)     2 (2Н+)
    НАД  
  ФАД 6 АТФ
  2 АТФ 2 АТФ   Ц и т о х р о м ы   12 АТФ   12 АТФ

(2Н+ + 1/2О2)   Н2О