Решение задачи №38: Анаэробное и аэробное окисление глюкозы

Ниже представлен краткий и структурированный ответ на вопрос №38, подготовленный для записи в тетрадь. Вопрос 38. Анаэробное и аэробное окисление глюкозы. Энергетическая ценность. Окисление глюкозы — основной процесс получения энергии в клетках. В зависимости от наличия кислорода выделяют два пути. 1. Анаэробное окисление (Анаэробный гликолиз) Протекает в цитозоле клетки без участия кислорода. Конечным продуктом является молочная кислота (лактат). Основные этапы: 1) Активация глюкозы (затрата 2 молекул \(ATP\)). 2) Расщепление гексозы на две триозы. 3) Окисление триоз, сопряженное с синтезом \(ATP\) (субстратное фосфорилирование) и восстановлением \(NAD^+\). 4) Восстановление пирувата до лактата: \[ C_6H_{12}O_6 + 2ADP + 2P_i \rightarrow 2CH_3-CH(OH)-COOH + 2ATP + 2H_2O \] Энергетическая ценность: Чистый выход составляет 2 молекулы \(ATP\) на одну молекулу глюкозы. Это малоэффективный, но быстрый путь получения энергии (важен для мышц при рывковых нагрузках и для эритроцитов). 2. Аэробное окисление Протекает в присутствии кислорода. Глюкоза окисляется полностью до \(CO_2\) и \(H_2O\). Основные этапы: 1) Аэробный гликолиз: превращение глюкозы в 2 молекулы пирувата (в цитозоле). 2) Окислительное декарбоксилирование пирувата: образование ацетил-КоА (в митохондриях). 3) Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса): полное окисление ацетильной группы. 4) Дыхательная цепь: окисление образовавшихся \(NADH\) и \(FADH_2\) с синтезом большого количества \(ATP\) (окислительное фосфорилирование). Суммарное уравнение: \[ C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 38ADP + 38P_i \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + 38ATP \] Энергетическая ценность: В расчете на 1 молекулу глюкозы образуется 36 или 38 молекул \(ATP\) (в зависимости от челночного механизма переноса водорода в митохондрии). 3. Сравнительная характеристика: — Эффективность: Аэробный путь в 19 раз эффективнее анаэробного (\(38 ATP\) против \(2 ATP\)). — Условия: Анаэробный процесс возможен в любых клетках при дефиците \(O_2\), аэробный требует наличия митохондрий и кислорода. — Значение: Аэробное окисление обеспечивает базовые потребности организма в энергии, поддерживая жизнедеятельность всех органов и систем. Развитие отечественной физиологии и биохимии (работы В.А. Энгельгардта и др.) внесло огромный вклад в понимание этих фундаментальных процессов.