Back to chapter

8.14:

Продуктивность АТФ

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
ATP Yield

Languages

Share

В клеточном дыхании, выход от 30-ти до 32-х молекул АТФ результат поэтапного производства высокоэнергетичных молекул:2 ATФ и 2 молекулы NADH в гликолизе;две молекулы NADH при окислении пирувата;две ATФ, шесть молекул NADH и две FADH2 в цикле лимонной кислоты;И приблизительно 26 или 28 молекул АТФ при окислительном фосфорилировании. Такой диапазон ATФ приблизителен по трём причинам. Во-первых, потому что носители электронов NADH и FADH2 косвенно производят АТФ, поскольку ионы водорода из-за них оказываются закачаны в межмембранное пространство;они создают теоретические фракции АТФ:2.5 и 1.5 АТФ, соответственно.Во-вторых, NADH, произведённый во время гликолиза, не может пройти через митохондриальную мембрану и поэтому должен передать свои электроны с высокой энергией другим электронным носителям в митохондриях, и, в зависимости от типа клетки, произвести FADH2 или NADH, собирающих 1.5 или 2.5 ATФ, каждая. В-третьих, производимая при дыхании энергия также используется, чтобы обеспечить поддержку других видов деятельности, таких как транспорт пирувата, через митохондриальную мембрану, принося примерно 30 или 32 АТФ.

8.14:

Продуктивность АТФ

Клеточное дыхание производит 30-32 молекулы АТФ на молекулу глюкозы. Хотя большая часть АТФ возникает в результате окислительного фосфорилирования и цепи переноса электронов (ETC), 4 АТФ получают заранее (2 из гликолиза и 2 из цикла лимонной кислоты).

ETC встроен во внутреннюю митохондриальную мембрану и состоит из четырех основных белковых комплексов и АТФ-синтазы. НАДН и ФАДН2 передают электроны этим комплексам, которые, в свою очередь, перекачивают протоны в межмембранное пространство. Такое распределение протонов создает градиент концентрации через мембрану. Градиент стимулирует производство АТФ, когда протоны возвращаются в митохондриальный матрикс через АТФ-синтазу.

На каждые 2 входных электрона, которые НАДН переходит в комплекс I, комплексы I и III перекачивают 4 протона, а комплекс IV перекачивает 2 протона, всего 10 протонов. Комплекс II не участвует в электронной цепи, инициированной НАДН. Однако FADH 2 передает 2 электрона в комплекс II, так что всего на FADH 2 накачивается 6 протонов; 4 протона через комплекс III и 2 через комплекс IV.

Четыре протона необходимы для синтеза 1 АТФ. Поскольку на каждый НАДН накачивается 10 протонов, 1 НАДН дает 2,5 (10/4) АТФ. На каждый FADH 2 накачивается шесть протонов, поэтому 1 FADH 2 дает 1,5 (6/4) АТФ.

Клеточное дыхание производит максимум 10 НАДН и 2 ФАДН 2 на молекулу глюкозы. Поскольку один НАДН производит 2,5 АТФ, а один ФАДН 2 производит 1,5 АТФ, из этого следует, что 25 АТФ + 3 АТФ производятся путем окислительного фосфорилирования. Перед окислительным фосфорилированием вырабатываются четыре АТФ, что дает максимум 32 АТФ на молекулу глюкозы.

Важно отметить, что гликолиз происходит в цитозоле, а ETC находится в митохондриях (у эукариот). Митохондриальная мембрана не проницаема для НАДН, следовательно, электроны 2 НАДН, образующиеся при гликолизе, должны перемещаться в митохондрии. Попав внутрь митохондрии, электроны могут переходить к НАД + или FAD. Учитывая различный выход АТФ в зависимости от переносчика электронов, общий выход клеточного дыхания составляет от 30 до 32 АТФ на молекулу глюкозы.