Общие сведения о гликолизе

Мы уже знаем, что в процессе клеточного дыхания можно выделить приблизительно 3 стадии. Клеточное дыхание имеет 3 стадии. Первая — гликолиз, что буквально означает «расщепление глюкозы». Расщепление глюкозы может происходить как в присутствии кислорода, так и без него. Если кислород отсутствует, происходит брожение. Мы обсудим этот процесс позже. Напомню, что при брожении в человеческом организме образуется молочная кислота. В других организмах может образовываться спирт, например этанол. Но если у нас есть кислород (а мы будем в основном иметь дело с такой ситуацией), тогда мы переходим к циклу Кребса. Цикл Кребса. Его ещё называют циклом лимонной кислоты, так как он связан с превращением лимонной кислоты. Эта кислота содержится в апельсинах и лимонах. А затем мы переходим к электрон-транспортной цепи. Электрон-транспортная цепь. Как мы узнали из первого обзорного ролика о клеточном дыхании, именно здесь образуется основная часть молекул АТФ. Хотя при этом используются исходные вещества на этих стадиях. В этом ролике я хочу сосредоточить внимание на гликолизе. Сосредоточить внимание на гликолизе. Это довольно сложная задача, потому что можно уйти далеко в дебри. Скоро я покажу вам эти дебри и сам механизм процесса. Его вид может привести вас в уныние, поэтому я упрощу его, чтобы вы могли уяснить ключевые моменты. Затем, когда мы углубимся в дебри гликолиза, этот процесс будет нам более понятен. Итак, гликолиз, или клеточное дыхание, начинается с глюкозы. Нам известна формула глюкозы: C₆H₁₂O₆. Я мог бы нарисовать её структурную формулу полностью, но это довольно долго. Мы сосредоточимся на углеродном скелете. Это цикл или может быть циклом. Нарисую 6 атомов углерода линейно. В гликолизе выделяют 2 важных этапа, их не помешает знать. Первый этап я называю подготовительным. На подготовительном этапе расходуется 2 молекулы АТФ. Расходуется 2 молекулы АТФ. Вы должны понимать, что весь смысл клеточного дыхания — получить АТФ, но в самом начале необходимо затратить 2 молекулы АТФ. Я использую 2 молекулы АТФ и затем расщепляю глюкозу на 2 молекулы, содержащие по 3 атома углерода, которые также содержат фосфатную группу. Фосфатная группа поступает из молекул АТФ. Они содержат фосфатные группы, и их обычно называют… Вообще-то, существует много названий. Иногда их называют ГАФ. Вам необязательно это запоминать. Или глицеральдегидфосфат — настоящая проверка навыков правописания. Глицеральдегидфосфат. Это необязательно знать. Главное, это то, что на первом этапе расходуется 2 молекулы АТФ. Поэтому я и называю этот этап подготовительным. Или, если использовать аналогию из бизнеса, этап «капиталовложения». Затем 2 молекулы ГАФ поступают на второй этап. Это получение «прибыли». Итак, на втором этапе каждая молекула ГАФ превращается в пируват. Это тоже молекула с 3 атомами углерода, но имеющая другое строение. Процесс превращения в пируват… Изображу пируват синим, потому что это неплохо бы запомнить, хотя бы название. Сейчас вы увидите структурную формулу. Пируват. Ещё его иногда называют пировиноградной кислотой. Это одно и то же. По большому счёту это конечный продукт гликолиза. Таким образом, всё начинается с глюкозы на предварительном этапе. Затем вы получаете глицеральдегидфосфат, который представляет собой не что иное, как фрагмент глюкозы с фосфатной группой. А затем они по отдельности поступают на второй этап. Из каждой молекулы глюкозы, с которой всё начинается, образуются 2 молекулы пирувата. Но тут вы спросите: «Салман, если это этап получения «прибыли», то что же мы получили в итоге?» «Прибыль», которую мы получили… Сейчас я изображу второй этап. Этап получения «прибыли». Прошу прощения за белый фон. Пришлось выбрать такой, потому что механизм, который я показываю, скопирован из Википедии. Там был белый фон, так что мне тоже пришлось сделать белый. Лично я предпочитаю чёрный фон. Итак, здесь изображён второй этап. Когда мы переходим от глицеральдегидфосфата к пирувату, или пировиноградной кислоте, образуются 2 продукта. Можно даже сказать, что образуются 3 продукта. Из каждой молекулы ГАФ образуются пируваты, из которых образуется по 2 молекулы АТФ. 2 АТФ. Итак, здесь образуется 2 молекулы АТФ, и 2 здесь. И ещё молекула НАДН. НАДН. Напишу их поярче. НАДН. Конечно же, молекула не образуется в пустоте. По большому счёту происходит вот что: всё начинается с исходной молекулы — НАД+. НАД+. В начале молекула НАД+ восстанавливается, принимая водород. Помните, мы узнали в одном из предыдущих видео, что восстановление можно рассматривать как приобретение водорода. Итак, НАД восстанавливается до НАДН. Затем молекулы НАДН используются в электрон-транспортной цепи для синтеза АТФ. Итак, ключевой момент: если нужно записать уравнение реакции для гликолиза, мы начинаем с глюкозы. Начинаем с глюкозы. Нам нужен НАД+. НАД+. Вообще-то на каждую молекулу глюкозы необходимы 2 молекулы НАД+. Требуется 2 молекулы АТФ. Я записываю все исходные компоненты, которые необходимы, чтобы начался процесс. Затем вам понадобится… Эти молекулы называются АДФ, до того как они превратятся в АТФ. Итак, я пишу: +4 АДФ. Затем, после протекания гликолиза… Сейчас я запишу. Итак… Извините, тут должны быть АДФ. АДФ. Сейчас я поправлю эту часть, 4 молекулы АДФ. Далее нам понадобятся 2 фосфатные группы. Потому что всего нужно 4 фосфатные группы. +4… Я назову их… Иногда их записывают в таком виде, но я могу написать вот так. Фосфатные группы. 4 фосфатные группы. После протекания гликолиза у нас есть 2 молекулы пирувата и 2 молекулы НАДН. 2 пирувата и 2 НАДН. НАД восстановился. Он присоединил водород. Восстанавливаться — значит принимать, окисляться — отдавать. Восстановление — это присоединение электрона. Но с биологической точки зрения, это присоединение атома водорода. Так как у водорода низкая электроотрицательность, его электроны может забрать другой атом. Вы получаете его электроны. Итак, 2 молекулы НАДН+. Эти 2 АТФ расходуются на предварительном этапе, поэтому я написал их отдельно. Эти 2 молекулы израсходовались. У нас остаются 2 молекулы АДФ. 2 молекулы АДФ. Они в конце концов превращаются в АТФ. Итак, +4 АТФ. Мне кажется, нам не надо 4. Нам необходимы всего лишь 2 фосфатные группы, потому что здесь всего 2. И тогда нам понадобится ещё 2, чтобы здесь было 4. Итак, обобщаю: всё начинается с глюкозы, образуются 2 пирувата. Расходуется 2 молекулы АТФ. Образуется 4 АТФ. Так что дополнительно мы получаем еще 2 АТФ. Напишу это крупно. В результате гликолиза образуются 2 молекулы АТФ. Ещё образуются 2 молекулы НАДН, которые затем участвуют в электрон-транспортной цепи для образования 3-х молекул АТФ. Образуются 2 молекулы НАДН и 2 пирувата, которые затем превращаются в ацетил-КоА, который является исходным соединением в цикле Кребса. Это продукты гликолиза. Теперь, когда мы представляем картину в целом, можно взглянуть на механизм. Он иногда пугает своей сложностью. Мы увидим то же самое, о чём только что говорили. Начинаем с молекулы глюкозы. Цепочка из 6 атомов. Это цикл, или кольцо. 1, 2, 3, 4, 5, 6 атомов углерода. Нарисую её так, это очень сильное упрощение. Всего протекает 5 реакций. Здесь расходуется АТФ. Выделю цветом. Я буду изображать оранжевым реакцию, в которой расходуется АТФ. Здесь расходуется АТФ и используется 1 молекула АТФ здесь. Как я говорил, это соединение называют по-другому. Это глицеральдегидфосфат. Он называется глицеральдегид-3-фосфат. Это одна и та же молекула. Но вы видите (я раньше рисовал её схематично), здесь 1, 2, 3 атома углерода. 1, 2, 3 атома углерода. Также она содержит фосфатную группу. Фосфатная группа связана с кислородом. Но для упрощения я нарисовал фосфатную группу в таком виде. Я показывал это здесь. Я изображал глицеральдегидфосфат вот здесь. А это его реальная структура. Но мне кажется, иногда при рассмотрении сложной структуры можно легко упустить суть. Здесь 2 молекулы. Считается, что существуют 2 изомера, переходящих друг в друга. Но главное: есть 2 молекулы, содержащие по 3 атома углерода. Глюкоза расщепилась. Теперь можно переходить ко второму этапу. Помните, что у вас 2 таких молекулы. Поэтому, когда расписывают механизм, здесь ставят двойку. Потому что глюкоза расщепилась на 2 молекулы. Каждая из этих молекул вступает в реакцию. В случае каждой молекулы глицеральдегид-3-фосфата, или ГАФ, или глицеральдегидфосфата, мы можем, посмотрев на механизм, сказать, что АДФ превратится в АТФ. Поэтому я пишу: плюс 1 АТФ. Мы видим, что то же самое происходит здесь на пути к пирувату. На пути к пирувату здесь, плюс ещё 1 АТФ. Таким образом, на каждую образующуюся молекулу ГАФ, или глицеральдегидфосфата, образуются 2 молекулы АТФ на втором этапе. Этих молекул было 2. Из 1 молекулы глюкозы образуется 4 АТФ на втором этапе. Итак, на втором этапе 4 АТФ. На предварительном этапе мы израсходовали 1, 2 АТФ. В итоге при гликолизе непосредственно образуются 2 АТФ. Общее число — 4. Но необходимо использовать 2 на предварительном этапе. Здесь мы видим НАД и НАДН. На каждую молекулу глицеральдегидфосфата, или глицеральдегид-3-фосфата, или ГАФ, как хотите, на этом этапе вы видите, что НАД+ восстанавливается до НАДН. Это происходит 1 раз для каждой молекулы. Естественно, их 2. Глюкоза расщепилась на 2 фрагмента. Таким образом, получится 2 молекулы НАДН. Затем они используются в электрон-транспортной цепи для получения 3-х АТФ. А затем, после всех этих долгих приключений, у нас останется 2 пирувата. Они такие большие и красивые. Посмотрим, как выглядит пируват. Как я обещал, мы увидим все связи с кислородом и всё остальное. Структура состоит из 3-х углеродов. 3-углеродный скелет. Это фрагмент, который получился после расщепления молекулы глюкозы надвое. Он окислился и потерял несколько атомов водорода. Вы видите, что здесь только 3 водорода. В глюкозе было 12. Теперь углерод более прочно связан с кислородом. Теперь атомы кислорода отобрали у них электроны, или, говоря иначе, перетянули их на себя. Таким образом, углерод окислился в этом процессе. Впереди нас ожидает ещё несколько реакций окисления. В этом процессе нам удалось получить в итоге 2 АТФ и 2 НАДН, которые затем будут использованы для получения АТФ. Надеюсь, было полезно это узнать. Subtitles by the Amara.org community