РЕШИТЕ ЗАДАЧУ: гликолизу подверглось две молекулы глюкозы, окислению только одна. определите количество...

Чтобы решить задачу, разберёмся, что происходит на каждом этапе указанных процессов – гликолиза и окисления глюкозы.

1. Гликолиз

Гликолиз – это процесс анаэробного (безкислородного) расщепления глюкозы до двух молекул пирувата (пировиноградной кислоты). При этом синтезируется АТФ и выделяются молекулы восстановленного НАДH.

• Для одной молекулы глюкозы гликолиз даёт:
  • 2 молекулы АТФ (чистая прибыль, так как 2 молекулы тратятся и 4 синтезируются);
  • 2 молекулы НАДH.

В задаче сказано, что гликолизу подверглись две молекулы глюкозы. Значит, на этапе гликолиза будет произведено:

• 2 × 2 = 4 молекулы АТФ;
• 2 × 2 = 4 молекулы НАДH.

При этом на этапе гликолиза углекислый газ (CO₂) не выделяется, так как глюкоза расщепляется до пирувата.

2. Окисление одной молекулы глюкозы

Окисление глюкозы включает два ключевых этапа:

• подготовительный этап – превращение пирувата в ацетил-КоА (с выделением CO₂);
• цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса), где высвобождаются CO₂, НАДН, ФАДН₂ и синтезируется АТФ.

Подготовительный этап:

Каждая молекула пирувата (а их две на одну молекулу глюкозы) подвергается окислительному декарбоксилированию, превращаясь в ацетил-КоА. При этом:

• выделяется 1 молекула CO₂ на каждую молекулу пирувата;
• образуется 1 молекула НАДH на каждую молекулу пирувата.

Для одной молекулы глюкозы (2 пирувата):

• выделяется 2 молекулы CO₂;
• образуется 2 молекулы НАДH.

Цикл Кребса (для одной молекулы глюкозы):

Ацетил-КоА (2 молекулы на глюкозу) подвергается окислению в цикле Кребса. На каждую молекулу ацетил-КоА выделяется:

• 2 молекулы CO₂;
• 3 молекулы НАДH;
• 1 молекула ФАДН₂;
• 1 молекула АТФ.

Для двух молекул ацетил-КоА (одна молекула глюкозы):

• выделяется 4 молекулы CO₂;
• образуется 6 молекул НАДH;
• образуется 2 молекулы ФАДН₂;
• образуется 2 молекулы АТФ.

Итог для одной молекулы глюкозы при полном окислении:

Суммируем всё, что выделяется на подготовительном этапе и в цикле Кребса:

• CO₂: 2 (подготовительный этап) + 4 (цикл Кребса) = 6 молекул CO₂;
• НАДH: 2 (подготовительный этап) + 6 (цикл Кребса) = 8 молекул НАДH;
• ФАДН₂: 2 молекулы;
• АТФ: 2 (цикл Кребса).

Однако помним, что в задаче указано, что окислению подвергается только одна молекула глюкозы.

Суммируем весь процесс из задачи:

1. Гликолиз (две молекулы глюкозы):

   • АТФ: 4 молекулы;
   • НАДH: 4 молекулы;
   • CO₂: 0 молекул.

2. Окисление одной молекулы глюкозы:

   • АТФ: 2 молекулы (цикл Кребса);
   • НАДH: 8 молекул (2 из подготовки + 6 из цикла Кребса);
   • ФАДН₂: 2 молекулы;
   • CO₂: 6 молекул.

Полный итог:

• Образовано АТФ: 4 (гликолиз) + 2 (цикл Кребса) = 6 молекул АТФ.
• Выделено CO₂: 6 молекул (только при окислении одной молекулы глюкозы).

Если учитывать дальнейшее окисление НАДH и ФАДН₂ в дыхательной цепи, то:

• 1 молекула НАДH даёт ~3 молекулы АТФ;
• 1 молекула ФАДН₂ даёт ~2 молекулы АТФ.

Образовано НАДH: 4 (гликолиз) + 8 (окисление глюкозы) = 12 молекул. Образовано ФАДН₂: 2 молекулы.

АТФ из дыхательной цепи:

• НАДH: 12 × 3 = 36 молекул АТФ;
• ФАДН₂: 2 × 2 = 4 молекулы АТФ.

Итоговая сумма АТФ с учётом дыхательной цепи:

• 6 (прямо из гликолиза и цикла Кребса) + 36 (НАДH) + 4 (ФАДН₂) = 46 молекул АТФ.

Гликолиз — это метаболический путь, в котором одна молекула глюкозы (C6H12O6) расщепляется на две молекулы пирувата (C3H4O3). В процессе гликолиза на одну молекулу глюкозы образуется 2 молекулы АТФ (аденозинтрифосфата) и 2 молекулы NADH (никотинамидадениндинуклеотид), который затем может участвовать в окислительных процессах, таких как окислительное фосфорилирование.

Если гликолиз подвергся двум молекулам глюкозы, то на этом этапе будет образовано:

• 2 молекулы глюкозы → 4 молекулы АТФ (так как на одну молекулу глюкозы образуется 2 АТФ)
• 2 молекулы NADH

Теперь, если одна из полученных молекул пирувата подвергается окислению, то происходит процесс, известный как аэробное дыхание, в котором пируват преобразуется в ацетил-КоА и далее входит в цикл Кребса (цикл лимонной кислоты).

При окислении одного пирувата в цикле Кребса образуется:

• 1 молекула АТФ (или эквивалент АТФ в виде GTP)
• 4 молекулы NADH
• 1 молекула FADH2
• 2 молекулы CO2 (углекислого газа)

Итак, для одной молекулы глюкозы, которая полностью окисляется, общее количество АТФ будет:

1. В гликолизе: 2 АТФ (в чистом итоге)
2. В цикле Кребса (из одной молекулы пирувата): 1 АТФ

Итого, для одной молекулы глюкозы, которая окисляется, общее количество образованных молекул АТФ:

[ 2 \, \text{(гликолиз)} + 1 \, \text{(цикл Кребса)} = 3 \, \text{АТФ} ]

Но не следует забывать, что NADH и FADH2, образованные в процессе, также участвуют в цепи переноса электронов и могут давать дополнительное количество АТФ. Каждая молекула NADH дает примерно 2.5 АТФ, а каждая FADH2 — около 1.5 АТФ. Так, учитывая 2 NADH из гликолиза и 4 NADH и 1 FADH2 из циклов Кребса, можно дополнительно получить примерно:

• 2 NADH из гликолиза: 2 × 2.5 = 5 АТФ
• 4 NADH из цикла Кребса: 4 × 2.5 = 10 АТФ
• 1 FADH2 из цикла Кребса: 1 × 1.5 = 1.5 АТФ

Таким образом, общее количество АТФ для одной молекулы глюкозы будет:

[ 3 + 5 + 10 + 1.5 = 19.5 \, \text{АТФ} ]

Теперь, если мы рассматриваем две молекулы глюкозы, то:

• Общее количество АТФ будет: ( 19.5 \times 2 = 39 \, \text{АТФ} )
• Количество выделившегося углекислого газа: 2 CO2 (из одного пирувата) × 1 пируват = 2 молекулы углекислого газа из одной глюкозы, и так как глюкозы было две, то 2 × 2 = 4 молекулы CO2.

Итак, при окислении одной молекулы глюкозы и гликолизе двух молекул глюкозы мы получаем:

• Общее количество образованных молекул АТФ: 39
• Количество выделившихся молекул углекислого газа: 4