Дыхание, подобно фотосинтезу, сложный окислительно_восстановительный процесc, идущий через ряд этапов. На его промежуточных стадиях образуются органические соединения, которые затем используются в различных метаболических реакциях. К промежуточным соединениям относят органические кислоты и пентозы образующиеся при разных путях дыхательного распада. Таким образом, процесс дыхания — источник многих метаболитов.
дыхательный коэффициент – это соотношение количества выделенного СО2 к количеству поглощенного кислорода. Если интенсивность – количественная мера дыхания, то дыхательный коэффициент – еще и качественный показатель, так как в первую очередь, он зависит от химической природы окисляемого вещества. Если дыхательным субстратом служат углеводы, тогда ДК = 1, что хорошо видно из суммарного уравнения:С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2ОДыхательный коэффициент будет больше 1 при дыхании за счет органических соединений, в которых отношение кислорода к углероду больше, чем у углеводов. Так при окислении ЩУК:2Н2С2О4 + О2 → 4СО2 + 2Н2О ДК = 4Когда при дыхании используются вещества, которые более богаты водородом, чем углеводы, например жиры, белки, тогда дыхательный коэффициент будет меньше 1, так как на окисление «лишнего» водорода нужно больше кислорода. Например, при окислении стеариновой кислоты:С18Н32О6 + 26О2 → 18СО2 + 18Н2ОДК = 18: 26 = 0,69Это теоретические расчеты. Однако в жизни такой строгой зависимости величины дыхательного коэффициента от природы дыхательного субстрата нет, так как на величину ДК влияют разные факторы.Если окисление субстрата идет не до конца, а запасаются органические кислоты, тогда величина ДК уменьшается. Любой фактор, который повреждает мембраны, приводит к увеличению ДК.Основные этапы окисления:1 этап – подготовительныйСложные органические соединения распадаются на простые род действием пищеварительных ферментов, при этом выделяется только тепловая энергия.Белки=>аминокислотыЖиры=> глицерин и жирные кислотыКрахмал=> глюкоза2 этап - гликолиз ( бескислородный)Осуществляется в цитоплазме, с мембранами не связан; в нем участвуют ферменты; расщеплению подвергается глюкоза. 60% энергии рассеивается в виде тепла, а 40% - используется для синтеза АТФ.Кислород не участвует.С6Н12О6=>2С3Н6О3+2АТФ3 этап гидролиз (кислородный)Осуществляется в митохондриях, связан с матриксом митохондрий и внутренней мембраной, в нем участвуют ферменты, расщеплению подвергается молочная кислота: С3Н6О3+3Н2О=>3СО2+12Н
СО2 выделяется из митохондрий в окружающую среду. Атом водорода включается в цепь реакций, конечный результат которых синтез АТФ. Эти реакции идут в следующем порядке:1) Атом водорода с помощью ферментов-переносчиков поступает во внутреннюю мембрану митохондрии, образующую кристы, где он окисляется до катиона водорода.2) Протон водорода выносится переносчиками на наружную поверхность мембраны крист. Для протонов эта мембрана непроницаема, поэтому они накапливаются в межмембранном пространстве, образуя протонный резервуар.3) Электроны водорода переносятся на внутреннюю поверхность мембраны крист и тут же присоединяются к кислороду с помощью фермента оксидазы, образуя отрицательно заряженный активный кислород.4) Катионы и анионы по обе стороны мембраны создают разноименно заряженное электрическое поле, и когда разность потенциалов достигнет 200мВ, начинает действовать протонный канал. Он возникает в молекулах ферментов АТФ-синтетаз, которые встроены во внутреннюю мембрану, образующую кристы.
5) Через протонный канал протоны водорода устремляются внутрь митохондрии, создавая высокий уровень энергии, большая часть которой идёт на синтез АТФ из АДФ и Ф, а протоны взаимодействуют с активным кислородом, образуя воду и молекулярный кислород. Таким образом, кислород, поступающий в митохондрии в процессе дыхания организма, необходим для присоединения протонов водорода. При его отсутствии весь процесс в митохондриях прекращается, так как электронно - транспортная цепь перестаёт функционировать.2 С3Н6О3+6О2+36АДФ+36Ф=> 6СО2+36АТФ+42Н2ОУравнение полного расщепления глюкозы: С6Н12О6+6О2+38АДФ+38Н3РО4=>38АТФ+6СО2+44Н2О
