Дыхание. Механизм клеточного дыхания схематически изображен на рис

Механизм клеточного дыхания схематически изображен на рис. 2.43.

Аэробное дыхание происходит в митохондриях, при этом пировиноградная кислота сначала утрачивает один атом углерода, что сопровождается синтезом одного восстановительного эквива­лента НАДН + Н⁺ и молекулы ацетилкофермента А (ацетил-КоА):

С₃Н₄0₃ + НАД + Н~КоА →СН₃СО~КоА + НАДН + Н⁺ + С0₂.

Ацетил-КоА в матриксе митохондрий вовлекается в цепь хими­ческих реакций, совокупность которых называется циклом Кребса (циклом трикарбоновых кислот, циклом лимонной кислоты). В хо­де этих превращений образуется две молекулы АТФ, ацетил-КоА полностью окисляется до углекислого газа, а его ионы водорода и электроны присоединяются к переносчикам водорода НАДН + Н⁺ и ФАДН₂. Переносчики транспортируют протоны водорода и элек­троны к внутренним мембранам митохондрий, образующим кристы. При помощи белков-переносчиков протоны водорода нагнетаются в межмембранное пространство, а электроны передаются по так на­зываемой дыхательной цепи ферментов, расположенной на внутрен­ней мембране митохондрий, и сбрасываются на атомы кислорода:

0₂ +2е- →0₂^-.

Следует отметить, что некоторые белки дыхательной цепи содер­жат железо и серу.

Из межмембранного пространства протоны водорода транспор­тируются обратно в матрикс митохондрий с помощью специальных ферментов — АТФ-синтаз, а выделяющаяся при этом энергия рас­ходуется на синтез 34 молекул АТФ из каждой молекулы глюкозы. Этот процесс называется окислительным фосфорилированием. В матриксе митохондрий протоны водорода реагируют с ра­дикалами кислорода с образованием воды:

4Н⁺ + О₂^-→2Н₂0.

Совокупность реакций кислородного дыхания может быть выражена следующим образом: 2С₃Н₄0₃ + 60₂ + 36Н₃Р0₄ + 36АДФ → 6C0₂ + 38Н₂0 + 36АТФ.

Суммарное уравнение дыхания выглядит таким образом:

С₆Н₁₂0₆ + 60₂ + 38Н₃Р0₄ + 38АДФ→ 6С0₂ + 40Н₂0 + 38АТФ.