Энергетический обмен. Три этапа производства АТФ. Гликолиз. Цикл Кребса. Азы биохимии часть 2.

Как вы уже поняли, основная цель питания — это производство АТФ. Механизм получения человеком сложен, но удивительно хорошо отлажен. Давайте подробнее познакомимся с каждым из трех основных этапов энергетического обмена.

Итак, АТФ производится на трех этапах:

1. 1. Гликолиз
   2. Цикл Кребса
   3. Электрон-транспортная цепь

Гликолиз.

Гликолиз происходит в цитозоле клетки. Попав внутрь клетки, глюкоза в цитозоле сначала расщепляется до пирувата ( С₃ Н₄ О₃ ). При этом образуются 2 молекулы АТФ. Конечно, двух молекул будет маловато, когда нужно 140 кг  АТФ в день. Гликолиз считается первобытным путем выработки энергии и он не требует кислорода. И основным этапом производства АТФ всё-же принято считать Цикл Кребса.

Цикл Кребса.

Цикл Кребса происходит в митохондриях. Митохондрий в каждой клетке сотни и состоят они из двух мембран — внешней и внутренней. А, например, в миокарде, где нужно много энергии, тысячи митохондрий соединены в цепочки. Когда пируват, образовавшийся в гликолизе, входит в матрикс, образуется ацетил-КоА (ацетил-кофермент А). В цикле Кребса ацетил-КоА полностью расщепляется с образованием диоксида углерода. Это тот самый углекислый газ, который мы постоянно выдыхаем. И образуется 2 молекулы АТФ. На этом подготовка к массовому производству завершена и начинается 3-й этап — электро-транспортная цепь. 

Электрон-транспортная цепь.

Электрон-транспортная цепь происходит на внутренней мембране митохондрии. Важно то, что в процессе выработки АТФ образуются атомы водорода. Электрон-транспортная цепь начинается с их перемещения к внутренней мембране митохондрии. Сама реакция сложна, поэтому о ней позже. Сначала проследим путь атомов водорода в ней. 24 атома водорода из гликолиза и цепи Кребса реагируют с вдыхаемым кислородом с образованием воды. При этом образуется много АТФ. Электрон-транспортная цепь даёт целых 34 молекулы АТФ!

Таким образом, за 3 этапа образуются: 2 молекулы АТФ из 1 молекулы глюкозы при гликолизе, 2 молекулы АТФ в цикле Кребса и 34 молекулы в электрон-транспортной цепи. Итого, 38 молекул АТФ!

АТФ — вещество, снабжающее необходимой энергией, называют также » энергетической валютой». Правда, клетки не могут занимать его друг у друга или накапливать, поэтому нужно в рационе употреблять глюкозу для поддержания производства АТФ. Но, мы же не можем есть весь день, без передышки, в том числе глюкозу. Как же мы выживаем? А выживаем за счет того, что глюкоза запасается в другом месте и в другой форме на случай снижения её в крови. Она запасается в печени и в мышцах, в форме полимера под названием «гликоген». Молекула гликогена состоит из нескольких десятков тысяч молекулы глюкозы. В печени, при дефиците, глюкозу отщепляют от этого полимера и подают в кровь. Закончив синтез АТФ, ионы водорода и электроны соединяются с кислородом, полученным при дыханнии, и превращаются в воду, которая выводится из организма, например, в виде пота. Вот и все про АТФ в общих чертах.

Но не забываем, что АТФ может синтезироваться не только из глюкозы, а из любых трех основных нутриентов, а значит и из жиров (жирные кислоты и глицерин, который, например, превращается в промежуточный продукт гликолиза) и из белков (аминокислоты, которые превращаются в промежуточные вещества цикла Кребса). Можно назвать эти пути альтернативными и в итоге, любой путь рано или поздно сливается с путем синтеза АТФ из глюкозы.