Энергетический баланс процесса дыхания

Подводя итоги энергетики процесса дыхания, подсчитаем, сколько всего моле­кул АТФ может образоваться при распаде одной молекулы глюкозы. В первую анаэробную фазу дыхания при распаде одной молекулы глюкозы до двух мо­лекул пировиноградной кислоты в процессе субстратного фосфорилирования накапливаются две молекулы АТФ. Одновременно на этой фазе дыхания при окислении ФГА до ФГК в цитозоле образуются две молекулы восстановленных коферментов НАД. Они диффундируют через наружную мембрану и окисляют­ся в дыхательной цепи благодаря наличию у растений НАДН-дегидрогеназы, локализованной на наружной поверхности внутренней мембраны. При этом син­тезируется 6 молекул АТФ.

В аэробной фазе дыхания при окислении пировиноградной кислоты образу­ются 4 молекулы НАДН + Н⁺. Их окисление в дыхательной цепи приводит к образованию 12 АТФ. Кроме того, в цикле Кребса восстанавливается одна молекула флавиновой дегидрогеназы (ФАДН₂). Окисление этого соединения в дыхательной цепи приводит к образованию 2 АТФ, поскольку одно фосфорилирование не происходит. При окислении молекулы α-кетоглутаровой кислоты до янтарной кислоты энергия непосредственно накапливается в одной молекуле АТФ (субстратное фосфорилирование). Таким образом, окисление одной моле­кулы пировиноградной кислоты сопровождается образованием 3СО₂ и 15 мо­лекул АТФ. Однако при распаде молекулы глюкозы получается две молекулы пировиноградной кислоты.

Следовательно, всего в аэробной фазе дыхания образуется 6 молекул СО₂ и 30 молекул АТФ. В анаэробной фазе образуются 2 молекулы АТФ и еще 6 мо­лекул АТФ при окислении 2 молекул НАДН в дыхательной цепи. Итого за две фазы выделяется 6 молекул СО₂ и образуется 38 молекул АТФ в процессе окис­лительно-дыхательного распада молекулы гексозы. На образование 38 молекул АТФ затрачено 38×30,6кДж=1162,8кДж. Всего при сжигании 1 моль глюкозы выделяется 8824 кДж: С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ →6СО₂ + 6Н₂О + 2824 кДж. Таким образом, КПД процесса дыхания при самых благоприятных условиях составляет около 40%.

Подводя итоги, можно сказать, что биологическое окисление — это многосту­пенчатый ферментативный процесс, сопровождаемый выделением энергии.