Коли який-небудь органі-ний матеріал, наприклад глюкоза, згоряє, то вся со-що тримається в ньому енергія вивільняється головним об-разом у вигляді тепла. Для рас-тений виділення такого біль-шого кількості енергії було б не тільки марним, але
і шкідливим. Їм вдається висво-няється енергію, укладений-ву в органічних з'єднань-пах, поступово, в ході мно-гочісленних реакцій. Благо-даруючи цьому енергія виділяє-ся невеликими порціями, ко-торие і акумулюються в АТФ.
У 1780 році французький хімік Антуан Лавуазьє ска-зал: «Подих є горіння». Дійсно, рівняння ди-хання і горіння ідентичні Однак, по суті, це про-процеси різні. Горіння-хі-мічного, а подих - фізіо-логічний, регульований рослиною. У першому випадку енергія органічного віщо-ства переходить в теплову, а та, в свою чергу, робить роботу (надає руху машину). У другому - енер-гія хімічних зв'язків орга-нічних сполук тран-сформується в АТФ, яка використовується на процеси життєдіяльності. Правда, при диханні, як ми побачимо далі, частина енергії також виділяється у вигляді тепла, яка не бере участі в вдосконалення-Шаєм рослиною роботі.
В ході хімічних реакцій, що відбуваються при диханні, молекула органічного ве-щества, наприклад глюкози, зазнає безліч прев -рощення, перш ніж образу-ються кінцеві продукти - вуглекислий газ і вода. Про-процес дихання можна поділу-лити на дві фази. Перша, анаеробна, отримала назва-ня гліколізу. Вона включає близько десятка реакцій, кото-які йдуть без споживання кисню.
Гліколіз починається з дуже відповідальною реакції приєднання до молекули глюкози залишку фосфорної кислоти від АТФ: глюкоза АТФ -глюкозофосфат + АДФ.
В результаті відбувається активація молекули глю-кози, і вона набуває спо-можності до подальших прев-рощення.
Не зупиняючись на всіх реакціях гліколізу, відзначимо лише, що в процесі перетворюється-щення глюкози в дві молекули піровиноградної кислоти утворюється чотири молекули АТФ, з яких дві витрачено-ються на процеси фосфору-вання. Отже, в ході гли-Колізей молекули глюкози на-накопичуються дві молекули АТФ (4-2). При цьому в мак роергіческіх зв'язках АТФ за-пас енергії всього 61,2 кДж, що досить небагато.
Друга фаза дихання - це перетворення піровіноград-ної кислоти в вуглекислий газ і воду. Вона йде з потреб-ленням кисню, тому називається аеробного.
Спочатку пировиноградная кислота піддається декар- боксілірованію, тобто від-щеплення вуглекислого газу (залишок оцтової кислоти, активний ацетат)
Цікаво відзначити, що ця реакція гальмується надлишком АТФ. Перетворення піровиноградної кислоти пригнічується. Це має важливе значення, оскільки виключає беспо-корисної витрату речовин на ди-хание.
У 1935 році відомий угорський біохімік А. Сент- Дьйор-дьї встановив, що до-додану невеликого коли-пра органічних кислот (фумаровой, бурштинової, яблоч-ної, щавлево-оцтової) усі-чених поглинання кисню подрібненими тканинами. Цим цікавим явищем заін-тересовался англійська біо-хімік Г. Кребс, який в 1937 році запропонував схему циклічного перетворення органічних кислот при ди-Ханії. Ця схема отримала назву циклу Кребса.
В ході циклу Кребса три- вуглецева пировиноградная кислота відщеплює три молі-кули вуглекислого газу. Соот-повідно дві її молекули, що утворилися з молекули глюкози, дадуть шість молі-кул СОГ. Це рівно стільки, скільки виділяється при окис-лення молекули глюкози в со-ності з рівнянням ди-хання. Але при диханні обра-зуется ще вода. Як же це відбувається?
У реакціях циклу Кребса виділяється п'ять пар водень-них атомів. Їх електрони несуть енергію, яка колись належала сонячним променям. Ці атоми приєдналися-ються до молекул нікотіна- мідаденіндінуклеотіда (НАД). Всього ж при окисленні однієї молекули глюкози утворюється шість пар атомів водню, але одна відокремилася і перейшла до НАД ще в ході гліколізу.
НАД - перший переносник електроцно-транспортної це-пі, розташованої в мітохон-дріях - органелах клітини, в яких проходить процес ди-хання.
Коли атоми водню пос-тупа до коферменту Q, про-виходить поділ руху протона і електрона. Електро-ни направляються в систему цитохромів. Досягнувши цито-хрому аз (цитохромоксидази), вони передаються потім на атоми кисню, активи-ю їх: Ледве виникнуть активує-ванні атоми кисню, а протони вже тут як тут. З двох протонів і атома кисло-роду утворюється молекула води: 2Н Чо2
Нагадаємо, що від однієї молекули глюкози в ході процесу дихання отщепляет-ся шість пар водневих атомів. Таким чином, обра-зуется і шість молекул води, тобто стільки, скільки сле-дует з рівняння дихальні-ного процесу.
Отже, ми простежили, як в ході дихання виникають кінцеві продукти - вугле-кислий газ і вода. Залишається сказати кілька слів про АТФ. При русі електро-нів по ланцюгу транспорту їхня енергія переходить в енергію макроергічних зв'язків АТФ, яка утворюється з АДФ і залишку фосфорної кислоти. Окислення однієї молекули піровиноградної кислоти до вуглекислого газу і води з-супроводжується утворенням 15 молекул АТФ, а двох, соот-відних одній молекулі глюкози, - 30. додати сюди шість молекул АТФ, що утворилися за рахунок про-ходіння по ланцюгу транспорту двох пар атомів водню , відщеплення. в анаеробної фазі дихання. І плюс дві молекули АТФ, непосредст-венно синтезовані в ході гліколізу. Разом при диханні на одну молекулу глюкози утворюється 38 молекул АТФ.
На їх синтез витрачається 1162,8 кДж енергії. А всього в молекулі глюкози аккуму-ліровать 2824 кДж. Прийнявши загальна кількість енергії, за-ключення в молекулі глюко-зи, за 100 відсотків, неважкий-но розрахувати ефективність дихального процесу, тобто кількість енергії, елект-мулірованной в макроергі- чеських зв'язках АТФ (в про-центах):
Ну а куди поділася ос-тальне енергія (59 процен-тів) хімічних зв'язків глю-кози? Вона в процесі транс-формації з одного перебуваючи-ня в інше розсіялася в основному у вигляді тепла. Про ви-діленні тепла при диханні ми поговоримо докладніше трохи нижче.
