Respirația și fermentarea
În prezența oxigenului (condiții aerobe), cele mai multe celule animale derivă energie datorită distrugerii complete a nutrienților (lipide, aminoacizi și carbohidrați), m. E. Datorită proceselor de oxidare. In absenta oxigenului (condiții anaerobe), celula poate sintetiza ATP (ATP), numai prin distrugerea glucozei glicolitic. In timp ce astfel de distrugere a glucozei, care se încheie formarea de lactat dă puțină energie pentru sinteza ATP, acest proces este critică pentru existența celulelor cu deficiență sau absența oxigenului,
În condiții aerobe (în diagrama din stânga) ATP format aproape în întregime prin fosforilarea oxidativă (vezi. P. 114). Acizii grași sub formă de cădere acilcarnitinei în interiorul matricei mitocondriale (vezi. P. 214), în cazul în care acestea sunt # 946-oxidare pentru a forma acil-CoA (166 cm ..). Glucoza în citoplasmă este transformat în piruvat prin glicoliză (vezi. P. 148). Piruvatul este transportat în matricea mitocondrială, unde decarboxilat complexul piruvat dehidrogenază (vezi. P. 136) pentru a forma acetil-CoA. Reducerea echivalenții [2 NADH + H + (NADH + H +) per moleculă de glucoză] eliberat în glicoliză, sunt transferate la mitocondrial naveta malat matrice (vezi. P. 214). resturile de acetil formate din acizi grași sunt oxidați la CO2 în ciclul citrat (vezi p.. 138). aminoacizi, de asemenea, conduce la degradarea resturilor acetil sau produse, care sunt incluse direct în ciclul citrat (vezi p.. 182). În conformitate cu nevoile energetice ale celulelor reducătoare echivalente sunt transferate în lanț respirator la oxigen (vezi. P. 142). În această energie chimică este eliberată, care, prin crearea unui gradient de protoni este utilizat pentru sinteza ATP-ului (a se vedea. P. 144).
În absența oxigenului, adică. E. În condiții anaerobe (în diagrama din dreapta), imaginea se schimbă complet. Deoarece acceptor de electroni nu este suficient, NADH + H + și QH2 nu poate fi oxidat din nou la lanțul respirator. În consecință, nu numai opreste sinteza ATP mitocondrial, dar aproape intregul metabolism in matricea mitocondrială. Principalul motiv pentru o astfel de oprire este o concentrație mare de NADH (NADH), inhibă piruvat dehidrogenază și ciclul citrat (vezi. P. 146). De asemenea, opri procesul de # 946; și funcțional de transfer de oxidare malat, în funcție de disponibilitatea liberă NAD +. Deoarece energia nu poate fi obținută datorită degradării aminoacizilor, celula devine complet dependentă în ceea ce privește consumul de energie din glucoza in glicoliza. În această condiție se formează oxidarea continuă a NADH + H +. Deoarece acest proces nu poate merge în mitocondrie, în celulele animale, care funcționează în condiții anaerobe piruvatul este redus la lactat care intra in fluxul sanguin. Procesele de acest tip sunt numite fermentație (vezi. P. 150). producția de ATP în aceste procese este neglijabilă: formarea lactatului apar doar doua molecule de ATP per molecula de glucoza.
Pentru a estima numărul format în aerobe moleculele condiție ATP necesare pentru a cunoaște așa-numitul raport P / O, r. E. Raportul molar ATP sintetizat (P) și apă (G). În timpul transferului de doi electroni de la NADH la O2 in spatiul intermembrane de aproximativ 10 protoni transportați și doar 6 molecule Ubiquinol (QH2). Pentru sinteza ATP sintetazei ATP (vezi. P. 144) are nevoie de trei ioni de H +. astfel încât raportul maxim posibil P / O este de aproximativ 3 sau, respectiv, 2 (pentru ubiquinol). Cu toate acestea, trebuie amintit că, în matricea de tranziție și a metaboliților în schimbul de mitocondriale ATP pe citoplasmatic ADP 4- 3- (vezi. P. 214) în spațiul intermembrane și protoni sunt consumate. Prin urmare, în oxidarea raportului / O NADH P de 2,5 este cel mai probabil, și dacă oxidarea QH2 - 1.5. Dacă pe baza acestor valori pentru a calcula echilibrul energetic al glicolizei aerob, se pare că oxidarea unei molecule de glucoză este însoțită de sinteza a 32 molecule ATP.