Chapter 8: Cellular Respiration

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

Previous Video
8.13: Outcomes of Glycolysis

Languages

Share

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

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.

Tags

ATP Yield Cellular Respiration Glycolysis NADH Pyruvate Oxidation Citric Acid Cycle Oxidative Phosphorylation Electron Carriers ATP Production Intermembrane Space Mitochondrial Membrane Energy Production Glucose Molecule Electron Transport Chain (ETC)ATP Synthase Protons