Основные пути распада углеводов

Основными путями распада углеводов в клетке являются анаэробный путь при недостатке кислорода. По аэробному пути распад идет при достаточном обеспечении клеток кислородом. Распад глюкозы в аэробных условиях может идти непрямым (дихотомическим) или прямым (апотомическим) путем. Отличие состоит в том, при дихотомическом пути происходит расщепление молекулы глюкозы пополам на две триозы. Распад глюкозы по дихотомическому пути называют гликолизом.

Гликолиз — основной процесс образования энергии путем окисления глюкозы. Это сложный ферментативный процесс последовательных превращений глюкозы, протекающих во всех клетках при использовании кислорода (аэробный гликолиз) или при его отсутствии (анаэробный гликолиз). Локализация — цитозоль клетки.

Аэробный путь распада углеводов является основным для образования энергии в клетках организма.

Непрямой путь аэробного распада глюкозы состоит из трех этапов:

1. Распад глюкозы до пирувата по дихотомическому пути (гликолиз)

2. Превращение пирувата в ацетил-КоА

3. Окисление ацетил-КоА в цикле Кребса

Процесс распада активированной глюкозы в виде глюкозо-6-фосфата в анаэробных условиях и при непрямом аэробном окислении (1 этап) протекают одинаково по дихотомическому пути. Конечным продуктом анаэробного дихотомического процесса является молочная кислота (лактат).

При непрямом аэробном гликолизе конечный продукт анаэробного распада — молочная кислота в присутствии кислорода с помощью фермента лактатдегидрогеназы окисляется до пировиноградной кислоты. Поэтому конечный продукт аэробного гликолиза — пируват.

Пируват занимает одно из центральных мест в обмене углеводов. Она участвует в многочисленных реакциях, важных для процессов тканевого обмена веществ. Пировиноградная кислота подвергается аэробному окислительному декарбоксилированию с образованием ацетил-КоА. Это сложный многоступенчатый процесс, который катализируется пируватдегидрогеназным мультиферментрым комплексом, состоящим из трех ферментов и пяти коферментов. Образовавшийся ацетил-КоА при участии коэнзима А передается щавелево-уксусной кислоте — первому продукту цикла Кребса. В цикле Кребса происходит полное окисление ацетил-КоА до углекислого газа и воды. В итоге непрямое аэробное окисление обеспечивает выход 38 молекул АТФ.

Прямой путь аэробного окисления глюкозы — пентозофосфатный или апотомический. Это прямое окисление молекулы глюкозы без предварительного ее расщепления на две триозы, как при дихотомическом пути. От состоит из шести повторяющихся циклов последовательного отщепления от молекулы глюкозы каждого из входящих в ее состав углеродных атомов. В ходе каждого цикла происходит окисление одного из шести атомов углерода молекулы глюкозы до углекислого газа и воды с образованием пентозы.

При этом также выделяются атомы водорода, которые захватываются НАДФ с образованием НАДФН₂. Восстановленный НАДФН₂ используется для различных восстановительных синтезов.

Таким образом, в ходе прямого окисления глюкозы в организме образуются моносахариды-пентозы, которые используется в синтезе нуклеиновых кислот, а именно: ДНК и РНК и восстановленный НАДФН₂ , являющийся поставщиком водорода для различных синтетических процессов (синтез жиров, холестерина, гормонов и т. д.), а также образуется 36 молекул АТФ.