Почему катаболизм называют энергетическим обменом: Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция)

Содержание

Биология — 9

Ключевые слова

• анаболизм
• катаболизм
• ассимиляция
• пластический обмен
• энергетический обмен

Анаболизм протекает более интенсивно в период роста организма. В соединениях, образовавшихся во время анаболизма, энергия накапливается в форме энергии химических связей. Эта энергия, выделяется в процессе распада веществ, то есть катаболических реакциях.

Катаболизм (от греч. “каtаbоlе” — сбрасывание, разрушение), или диссимиляция — это процесс распада сложных органических молекул до простых соединений с выделением энергии. Катаболические процессы обеспечивают энергией все биохимические процессы.

Поэтому процесс называют также энергетическим обменом. Часть энергии, высвобождаюшейся при разрыве химических связей в органических соединениях, запасается в химическом веществе, называемом аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ).

– В каких частях клетки происходят биоэнергетические процессы?
– Какое вещество вступает в энергетический обмен?

Деятельность

Сравните строение АТФ со строением нуклеитидов ДНК и РНК.

—	Какие у них сходные и отличительные признаки?

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Органическое вещество, обеспе- чивающее клетку энергией. АТФ считается универсальным источником энер- гии. По химическому составу АТФ является нуклеотидом. В его состав входят азотистое основание аденин, рибоза (углевод) и остатки ортофосфорной кислоты.

Для протекания всех биохимических
реакций в клетке требуется
энергия АТФ. К примеру, запаса
энергии АТФ в мышцах хватает на
20-30 сокращений. Поэтому в клетке
непрерывно идет синтез АТФ.

Энергия в АТФ запасается, в основном, в связях между остатками ортофосфорной кислоты, называемых макро-эргическими связями. При разрыве одной макроэргической связи в АТФ отделяется один остаток ортофосфорной кислоты, и в результате выделяется до 40 кДж энергии.

описание и характеристики процессы, примеры обмена

Характеристика энергетического обмена в клетке

В живом организме происходят химические реакции. Они обеспечивают процессы, необходимые для поддержания нормального существования организмов. Таким образом обеспечивается постоянство внутренней среды биологических систем или гомеостаз.

Совокупность таких химических реакций называют метаболизмом.

Определение 1

Под метаболизмом или обменом веществ понимают процессы расщепления и синтеза. Реакции синтеза и распада лежат в основе жизнедеятельности организмов. Они обеспечивают взаимосвязь со средой обитания.

Расщепление по-другому называют диссимиляцией, а синтез — ассимиляцией.

Процессы ассимиляции и диссимиляции происходят в клетке постоянно. Это взаимозависимые процессы, которые протекают синхронно.

Для выполнения трудоемких биохимических реакций и для продолжения жизни клетке необходима энергия. Посредством метаболизма создаются нужные организму вещества, и они обеспечиваются энергией. При этом количество энергии, поступающей в организм, должно быть больше или равняться количеству расходуемой энергии.

Таким образом, процессы ассимиляции и диссимиляции поддерживают баланс друг с другом.

В процессе питания любой организм получает вещества и микроэлементы, которые он использует в процессе ассимиляции.

Определение 2

Ассимиляцией называют процесс формирования соединений и составных частей клетки. Такие реакции также называют анаболизмом или пластическим обменом.

Реакции синтеза проходят с расходом энергии.

Источником энергии являются соединения клетки, которые в ней были образованы. Эти соединения распадаются из-за процессов диссимиляции. В результате освобожденная энергия частично применяется при синтезе, а часть рассеивается или запасается. Такие процессы называют катаболизмом или энергетическим обменом.

Метаболизм — это обмен веществ, он складывается из:

Анаболизма или пластического обмена.

Пластический обмен или ассимиляция представлен совокупностью химических реакций синтеза сложных веществ из простых.

Пример 1

Анаболизм: углеводы образуются из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза.

В результате пластического обмена энергия поглощается.

Катаболизма или энергетического обмена.

Процессы энергетического и пластического обменов связаны между собой. Для синтетических или анаболических процессов нужна энергия. Энергия становится доступна в ходе реакций диссимиляции.

А реакции диссимиляции или расщепления — катаболизма — осуществляются при участии ферментов. Ферменты синтезируются в процессе ассимиляции.

Остановимся на энергетическом обмене.

Энергия, которая нужна большинству организмов для жизнедеятельности, получается в результате процессов окисления органических веществ.

Примечание 1

Процессы окисления органических веществ — катаболические реакции.

Важная роль в этом процессе отводится глюкозе.

Определение 3

Энергетическим обменом называют процесс диссимиляции. Диссимиляция включает совокупность таких реакций, которые приводят к высвобождению энергии химических связей.

Энергетический обмен подразумевает реакции расщепления жиров, белков, углеводов, а также нуклеиновых кислот до простых веществ. В результате этого процесса выделяется энергия.

Пример 2

Катаболизм: гидролиз полимеров до мономеров. Мономеры расщепляются до низкомолекулярных соединений, таких как: углекислый газ, аммиак, вода и так далее.

Выделяют три этапа диссимиляции:

подготовительный;
анаэробный;
аэробный.

В зависимости от среды обитания количество этапов энергетического обмена варьируется.

Пример 3

Если организм обитает в кислородной среде, то может быть три этапа диссимиляции. А если организм обитает в бескислородной среде — два этапа диссимиляции.

Метаболизм протекает при средней температуре, нормальном давлении и нейтральной среде. Повышение показателей приводит к ускорению реакций.

Помощники метаболизма — ферменты, которые ускоряют реакции без изменения общего результата.

Описание процесса, его этапы

Энергетический обмен или диссимиляция проходит в несколько шагов.

Выделяют следующие этапы энергетического обмена:

Подготовительный.

Процесс происходит в:

пищеварительной системе животных и человека;
цитоплазме растительных клеток и простейших.

Этап осуществляется благодаря работе ферментов. Под действием ферментов сложные вещества становятся простыми. Полимеры распадаются на мономеры.

Процесс характеризуется разрывом химических связей. В результате выделяется энергия. Большая часть энергии рассеивается в виде тепла.

Результатом действия ферментов считают расщепление:

белков на аминокислоты;
жиров на глицерин и жирные кислоты;
углеводы на простые сахара.

Органические соединения, которые образовались в процессе подготовительного этапа, подвергаются дальнейшему окислению. Или их использует клетка для синтеза собственных органических соединений.

Анаэробный — неполное окисление.

Анаэробный этап называют бескислородным или гликолизом.

Для организмов-анаэробов этот этап энергетического обмена является последним.

Примечание 2

Организмы-анаэробы обитают в таких условиях, где кислород отсутствует.

Процесс происходит в цитоплазме клеток.

Определение 4

Цитоплазмой называют органическую массу, расположенную между цитоплазматической мембраной и оболочкой ядра. Это внутренняя среда клетки, исключая ядро и вакуоли, которая ограничена плазматической мембраной.

Примечание 3

Название предложил немецкий профессор Альберт фон Келликер в 1863 году. При этом он ввел понятия цитоплазмы в качестве синонима протоплазмы.

С этим не согласился немецкий ботаник Эдуард Страсбургер. В 1882 году он назвал так протоплазму без органелл, вакуолей и пластид.

Бескислородный этап включает дальнейшее расщепление органических веществ без участия кислорода.

Глюкоза является главным источников энергии в клетке. И примером этого этапа является гликолиз — многоступенчатое расщепление глюкозы.

Определение 5

Бескислородным или неполным окислением глюкозы называют гликолиз.

Гликолиз подразумевает распад молекулы глюкозы на две молекулы аденозинтрифосфорной кислоты и две молекулы пировиноградной кислоты, и воды + атомы водорода.

Примечание 4

Аденозинтрифосфорная кислота — АТФ.

АТФ является универсальным источником энергии. Молекула аденозинтрифосфорной кислоты состоит из азотистого основания или аденина, углевода или рибозы и трех остатков фосфорной кислоты.

Ковалентные связи образуются между остатками фосфорной кислоты. Это макроэнергетические связи, которые гидролизируются, то есть взаимодействуют с водой. В процессе выделяется большое количество энергии.

Пировиноградная кислота — ПВК, пируват.

ПВК является промежуточным продуктом обмена углеводов и части аминокислот. Это простейшая кетокислота — карбоновая кислота, которая содержит карбоксильную группу и карбонильную группу. Химическое соединение является конечным продуктом метаболизма глюкозы в процессе гликолиза.

Пировиноградная кислота часто преобразуется в молочную кислоту.

В растительных клетках и дрожжевых грибах, а также у бактерий бескислородный этап проходит как спиртовое брожение.

В реакции спиртового брожения вступают углеводы, органические кислоты, спирты, аминокислоты.

На этом этапе вещества распадаются не до конечных продуктов и соединений с запасом энергии. Они переходят на следующий этап.

Аэробный или этап полного кислородного расщепления — клеточное дыхание.

Аэробный этап или кислородный характерен для организмов-аэробов, которые используют для метаболизма кислород.

Примечание 5

Аэробные организмы обитают в кислородной среде.

Этап протекает на кристах митохондрий. Там больше всего окислительных ферментов.

Определение 6

Митохондриями являются сферические или эллипсоидные органеллы клетки, в которых окисляются органические соединения и высвобождается энергия для генерации электрического потенциала, синтеза АТФ и термогенеза. Диаметр митохондрий составляет около 1 микрометра.

Примечание 6

В переводе с греческого «митохондрия» означает нить + зернышко, крупинка.

Определение 7

Кристами называют белковые комплексы, которые расположены на внутренней мембране. Они образуют складки, похожие на гребни.

Полное окисление заключается в окислении пировиноградной кислоты до углекислого газа и воды при участии кислорода.

Каждая молекула пировиноградной кислоты, которая образовалась на бескислородном этапе, синтезирует восемнадцать молекул аденозинтрифосфорной кислоты.

Две молекулы пировиноградной кислоты дают 36 молекул аденозинтрифосфорной кислоты.

Процесс описывает цикл Кребса. Его изучает биохимия. Другое название цикла Кребса — цикл лимонной кислоты, потому что лимонная кислота образуется в качестве промежуточного продукта в цепи реакций цикла.

Примечание 7

Когда кислорода не хватает, пировиноградная кислота подвергается анаэробному расщеплению. Тогда выделяется молочная кислота у животных и этанол у растений.

Этап состоит из трех стадий:

1 стадия: образуется ацетилкоэнзим А.

Определение 8

Ацетилкоэнзим А или ацетил-КоА — макроэнергетический продукт конденсации коэнзима А с уксусной кислотой.

Главной функцией ацетил-КоА является доставка атомов углерода с ацетил-группой в цикл трикарбоновых кислот. А трикарбоновые кислоты окисляются с выделением энергии.

Пировиноградная кислота из цитоплазмы клетки переносится в митохондрии. Там она взаимодействует с ферментами. В процессе образуются:

Диоксид углерода, который выводится из клетки.
Атомы водорода. Они доставляются к внутренней мембране митохондрии с помощью молекул-переносчиков.
Образуется ацетилкофермент А или ацетил-КоА.

2 стадия: ацетилкоэнзим А окисляется в цикле Кребса.

Цикл Кребса или цикл лимонной кислоты представлен цепью последовательных реакций. В процессе образуется: диоксид углерода, АТФ и атомы водорода.

В результате гликолиза и цикла Кребса глюкоза расщепляется и высвобождает энергию на синтез АТФ.

3 стадия: происходит окислительное фосфорилирование в «транспортной» сети.

Определение 9

Окислительное фосфорилирование представляет собой процесс, при котором энергия окисления питательных веществ запасается в митохондриях клеток в виде АТФ.

Атомы водорода окисляются атомами кислорода до образования воды. Они собираются около наружной стороны внутренней мембраны митохондрии. Водород теряет электроны. Электроны переносятся по цепи молекул-переносчиков на внутреннюю сторону внутренней мембраны митохондрии. Там атомы водорода соединяются с кислородом.

Вследствие деятельности ферментов в цепи переноса электронов внутренняя мембрана внутри заряжается отрицательно, а снаружи заряжается положительно. Получается, что между поверхностями создается разность потенциалов.

Разность потенциалов достигает критического уровня. Положительные частицы водорода проходят через канал АТФазы — аденозитрифосфотазы. И на внутренней поверхности мембраны взаимодействуют с кислородом.

Получаем воду.

Энергию ионов водорода используют для преобразования аденозиндифосфорной кислоты или АДФ в АТФ.

Определение 10

Преобразование АДФ в АТФ называют окислительным фосфорилированием — к молекуле АДФ присоединяются остатки фосфорной кислоты.

Полученная АТФ является универсальным источником для жизнедеятельности организмов.

Функции обмена

К функциям энергетического обмена относят:

Процесс обеспечения клеток энергией — катаболическая функция.
Процесс обеспечения клеток необходимыми и полезными веществами — анаболическая функция.
Выделение продуктов обмена.

Пояснение на примерах

Примерами энергетического обмена являются:

процессы дыхания;
гликолиз;
брожение.

Брожение или гликолиз могут быть:

Молочнокислым.
Спиртовым.

К молочнокислому брожению относят: квашение капусты, скисание молока, обработка творога и так далее.

К спиртовому брожению причисляют: производство спирта, вина, пива и используют в хлебопечении.

15.1B: Метаболизм — Биология LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 5382

Джон В. Кимбалл

Университет Тафтса и Гарвард

Все живые существа должны иметь непрерывный запас энергии и материи. Преобразование этой энергии и материи внутри тела называется метаболизмом . Катаболизм разрушительный метаболизм . Как правило, при катаболизме более крупные органические молекулы расщепляются на более мелкие составляющие. Обычно это происходит с выделением энергии (обычно в виде АТФ). Анаболизм конструктивный метаболизм . Как правило, при анаболизме небольшие молекулы-предшественники собираются в более крупные органические молекулы. Это всегда требует затрат энергии (часто в виде АТФ).

Автотрофное и гетеротрофное питание

Зеленые растения, водоросли и некоторые бактерии являются автотрофами («самопитающимися»). Большинство из них используют энергию солнечного света для сборки неорганических предшественников, главным образом двуокиси углерода и воды, в массив органических макромолекул, из которых они состоят. Процесс фотосинтез . Фотосинтез делает АТФ необходимым для анаболических реакций в клетке.

Все другие организмы, включая нас самих, гетеротрофы . Мы получаем всю нашу энергию из органических молекул, взятых из нашего окружения («еда»). Хотя гетеротрофы могут питаться частично (как и большинство из нас) или исключительно другими гетеротрофами, все пищевые молекулы в конечном итоге происходят от автотрофов. Мы можем есть говядину, но бычок ел траву. Гетеротрофы расщепляют некоторые органические молекулы, которые они потребляют (катаболизм), чтобы получить АТФ, необходимый им для синтеза других в макромолекулы, из которых они состоят (анаболизм).

Как это делают люди (и другие животные)

Люди — гетеротрофы. Мы полностью зависим от проглоченных предварительно сформированных органических молекул для удовлетворения всех наших потребностей в энергии. Мы также зависим от предварительно сформированных органических молекул в качестве строительных блоков для удовлетворения наших

анаболических потребностей.
Рисунок 15.1.2.1 Метаболические пути
Проглатывание : прием пищи внутри тела (хотя, как показано на рисунке, топологически он все еще находится во внешнем мире, а не во внутреннем).
Переваривание .
Катализируемый ферментами гидролиз
полисахариды (например, крахмал) в сахара
белков в аминокислоты
жиры на жирные кислоты и глицерин
нуклеиновых кислот в
нуклеотидов
Поглощение в организме и транспортировка в клетки.
Поглощение клетками
В клетках эти молекулы далее разлагаются на еще более простые молекулы, содержащие от двух до четырех атомов углерода. Эти фрагменты ( ацетил-КоА например) сталкиваются с одной из двух альтернатив:

Они могут идти по различным метаболическим путям и служить строительными блоками, например, сахаров и жирных кислот. Из них будут собраны макромолекулы клетки:
полисахариды
жиры
белки
нуклеиновые кислоты
Или же молекулы в этом пуле фрагментов с двумя-четырьмя атомами углерода могут подвергаться дальнейшей деградации — в конечном итоге до простых неорганических молекул, таких как двуокись углерода (CO ₂), H ₂ O и аммиак (NH ₃). Эта фаза катаболизма высвобождает большое количество энергии (в форме АТФ ). Одно из применений этой энергии — управление анаболической активностью клетки.
Эта страница под названием 15.1B: Metabolism распространяется под лицензией CC BY 3.0 и была создана, изменена и/или курирована Джоном В. Кимбаллом с помощью исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

Наверх
Была ли эта статья полезной?
Тип изделия
Раздел или Страница
Автор
Джон В. Кимбалл
Лицензия
СС BY

Версия лицензии
3,0
Показать оглавление
нет
Теги
Анаболизм
автотрофы
катаболизм
источник@https://www.biology-pages.info/
8.2 Катаболизм углеводов — микробиология
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Объясните, почему гликолиз не зависит от кислорода
Дайте определение и опишите чистый выход трехуглеродных молекул, АТФ и НАДН в результате гликолиза
Объясните, как трехуглеродные молекулы пирувата превращаются в двухуглеродные ацетильные группы, которые могут быть направлены в цикл Кребса.
Дайте определение и опишите чистый выход CO ₂ , GTP/ATP, FADH ₂ и НАДН из цикла Кребса
Объясните, как молекулы промежуточного углерода цикла Кребса могут использоваться в клетке
Существуют обширные ферментативные пути расщепления углеводов для захвата энергии в связях АТФ. Кроме того, многие катаболические пути производят промежуточные молекулы, которые также используются в качестве строительных блоков для анаболизма. Понимание этих процессов важно по нескольким причинам. Во-первых, поскольку основные вовлеченные метаболические процессы являются общими для широкого круга хемогетеротрофных организмов, мы можем многое узнать о метаболизме человека, изучая метаболизм более легко управляемых бактерий, таких как Кишечная палочка . Во-вторых, поскольку патогены животных и человека также являются хемогетеротрофами, изучение деталей метаболизма этих бактерий, включая возможные различия между бактериальными и человеческими путями, полезно для диагностики патогенов, а также для открытия антимикробной терапии, нацеленной на конкретные патогены.
Наконец, конкретное изучение путей, участвующих в хемогетеротрофном метаболизме, также служит основой для сравнения других, более необычных метаболических стратегий, используемых микробами. Хотя химический источник электронов, инициирующих перенос электронов, различается у хемогетеротрофов и хемоавтотрофов, у обоих типов организмов используется много сходных процессов.
Типичным примером, используемым для ознакомления учащихся с понятиями метаболизма, является катаболизм углеводов. Для хемогетеротрофов наши примеры метаболизма начинаются с катаболизма полисахаридов, таких как гликоген, крахмал или целлюлоза. Такие ферменты, как амилаза, расщепляющая гликоген или крахмал, и целлюлазы, расщепляющие целлюлозу, могут вызывать гидролиз гликозидных связей между мономерами глюкозы в этих полимерах, высвобождая глюкозу для дальнейшего катаболизма.

Гликолиз
Для бактерий, эукариот и большинства архей гликолиз является наиболее распространенным путем катаболизма глюкозы; он производит энергию, восстановленные переносчики электронов и молекулы-предшественники для клеточного метаболизма. Каждый живой организм осуществляет ту или иную форму гликолиза, предполагая, что этот механизм является древним универсальным метаболическим процессом. В самом процессе не используется кислород; однако гликолиз может быть связан с дополнительными метаболическими процессами, которые являются либо аэробными, либо анаэробными. Гликолиз происходит в цитоплазме прокариотических и эукариотических клеток. Он начинается с одной шестиуглеродной молекулы глюкозы и заканчивается двумя молекулами трехуглеродного сахара, называемого пируватом. Пируват может расщепляться дальше после гликолиза, чтобы использовать больше энергии за счет аэробного или анаэробного дыхания, но многие организмы, включая многие микробы, могут не дышать; для этих организмов гликолиз может быть единственным источником образования АТФ.
Тип гликолиза, обнаруженный у животных и наиболее распространенный у микробов, — это путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса (ЭМП), названный в честь Густава Эмбдена (1874–1933), Отто Мейергофа (1884–1951) и Якуба Парнаса (1884). –1949). Гликолиз с использованием пути ЭМИ состоит из двух отдельных фаз (рис. 8.10). Первая часть пути, называемая фазой вложения энергии, использует энергию двух молекул АТФ для модификации молекулы глюкозы таким образом, чтобы шестиуглеродная молекула сахара могла быть равномерно расщеплена на две фосфорилированные трехуглеродные молекулы, называемые глицеральдегид-3-фосфатом (G3P). ). Вторая часть пути, называемая фазой отдачи энергии, извлекает энергию путем окисления G3P до пирувата с образованием четырех молекул АТФ и восстановлением двух молекул НАД9.0217 + на две молекулы НАДН, используя электроны, полученные от глюкозы. (Обсуждение и иллюстрация полного пути ЭМИ с химическими структурами и названиями ферментов приведены в Приложении C.)
Молекулы АТФ, образующиеся во время фазы отдачи энергии при гликолизе, образуются в результате фосфорилирования на уровне субстрата (рис. 8.11) — одного из двух механизмов образования АТФ. При фосфорилировании на уровне субстрата фосфатная группа удаляется из органической молекулы и напрямую переносится на доступную молекулу АДФ с образованием АТФ. Во время гликолиза высокоэнергетические фосфатные группы из промежуточных молекул присоединяются к АДФ, образуя АТФ.
В целом, в этом процессе гликолиза чистый выигрыш от распада одной молекулы глюкозы составляет:
две молекулы АТФ
две молекулы НАДН и
две молекулы пирувата.
Рисунок 8.10 Фаза вложения энергии пути гликолиза Эмбдена-Мейергофа-Парнаса использует две молекулы АТФ для фосфорилирования глюкозы с образованием двух молекул глицеральдегид-3-фосфата (G3P). Фаза высвобождения энергии использует энергию молекул G3P, производя четыре молекулы АТФ, две молекулы НАДН и два пирувата.
Рисунок 8.11 АТФ, образующийся во время гликолиза, является результатом фосфорилирования на уровне субстрата. Здесь показана одна из двух ферментативных реакций в фазе отдачи энергии гликолиза Эмбдена Мейергофа-Парнаса, которые таким образом производят АТФ.
Другие пути гликолиза
Когда мы говорим о гликолизе, если не указано иное, мы имеем в виду путь ЭМИ, используемый животными и многими бактериями. Однако некоторые прокариоты используют альтернативные пути гликолиза. Одной из важных альтернатив является путь Энтнера-Дудорова (ЭД), названный в честь его первооткрывателей Натана Энтнера и Майкла Дудорова (19 лет).11–1975). Хотя некоторые бактерии, включая условно-патогенный грамотрицательный патоген Pseudomonas aeruginosa , содержат только путь ED для гликолиза, другие бактерии, такие как E. coli , обладают способностью использовать либо путь ED, либо путь EMP.
Третий тип гликолитического пути, встречающийся во всех клетках и сильно отличающийся от двух предыдущих путей, — это пентозофосфатный путь (ППП), также называемый фосфоглюконатным путем или гексозомонофосфатным шунтом. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что PPP может быть самым древним универсальным гликолитическим путем. Промежуточные продукты PPP используются для биосинтеза нуклеотидов и аминокислот. Следовательно, этот путь гликолиза может быть предпочтительным, когда клетка нуждается в синтезе нуклеиновой кислоты и/или белка соответственно. Обсуждение и иллюстрация полного пути ЭД и PPP с химическими структурами и названиями ферментов приведены в Приложении C.
Проверьте свое понимание
Когда организм может использовать путь ED или PPP для гликолиза?
Переходная реакция, кофермент А и цикл Кребса
Гликолиз производит пируват, который может быть дополнительно окислен для получения большего количества энергии. Чтобы пируват вступил в следующий окислительный путь, он должен быть сначала декарбоксилирован ферментным комплексом пируватдегидрогеназой до двухуглеродной ацетильной группы в переходной реакции, также называемой мостиковой реакцией (см. Приложение C и рис. 8.12). В реакции перехода электроны также переносятся на НАД ⁺ с образованием НАДН. Чтобы перейти к следующей фазе этого метаболического процесса, сравнительно крошечный двухуглеродный ацетил должен быть присоединен к очень большому соединению-носителю, называемому коферментом А (КоА). Реакция перехода происходит в митохондриальном матриксе эукариот; у прокариот это происходит в цитоплазме, потому что у прокариот отсутствуют заключенные в мембрану органеллы.
Рисунок 8.12 (а) Коэнзим А показан здесь без присоединенной ацетильной группы. (b) Коэнзим А показан здесь с присоединенной ацетильной группой.
Цикл Кребса передает оставшиеся электроны от ацетильной группы, образующейся в ходе реакции перехода, на молекулы-переносчики электронов, тем самым восстанавливая их. Цикл Кребса также протекает в цитоплазме прокариот наряду с гликолизом и реакцией перехода, но он имеет место в митохондриальном матриксе эукариотических клеток, где также протекает реакция перехода. Цикл Кребса назван в честь его первооткрывателя, британского ученого Ганса Адольфа Кребса (1900–1981), а также называется циклом лимонной кислоты или циклом трикарбоновых кислот (ЦТК), поскольку лимонная кислота имеет в своей структуре три карбоксильные группы. В отличие от гликолиза, цикл Кребса представляет собой замкнутый цикл: последняя часть пути регенерирует соединение, использованное на первом этапе (рис. 8.13). Восемь стадий цикла представляют собой серию химических реакций захвата двухуглеродной ацетильной группы (носитель СоА не входит в цикл Кребса) из реакции перехода, которая присоединяется к четырехуглеродному интермедиату в цикле Кребса, с получением промежуточного шестиуглеродного соединения лимонной кислоты (альтернативное название этого цикла). Когда один оборот цикла возвращается к начальной точке четырехуглеродного промежуточного соединения, цикл производит два CO ₂ молекул, одна молекула АТФ (или ее эквивалент, например, гуанозинтрифосфат [ГТФ]), полученная путем фосфорилирования на уровне субстрата, и три молекулы НАДН и одна молекула ФАДН ₂ . (Обсуждение и подробная иллюстрация полного цикла Кребса приведены в Приложении C.)
Хотя многие организмы используют цикл Кребса, как описано, как часть метаболизма глюкозы, некоторые из промежуточных соединений в цикле Кребса могут использоваться для синтеза широкого спектра важных клеточных молекул, включая аминокислоты, хлорофиллы, жирные кислоты и нуклеотиды; следовательно, цикл является одновременно анаболическим и катаболическим (рис.