Сколько молекул АДФ будет восстановлено до АТФ в организме человека на подготовительном этапе энергетического обмена, в процессе гликолиза и в процессе дыхания в митохондриях при окислении фрагмента молекулы гликогена, состоящего из 12 молекул глюкозы?

При окислении фрагмента молекулы гликогена, состоящего из 12 остатков глюкозы, необходимо учитывать, что гликоген расщепляется до глюкозо-1-фосфата, который затем превращается в глюкозо-6-фосфат. Поэтому на начальном этапе гликолиза не требуется затрачивать одну молекулу АТФ на активацию глюкозы, как это происходит при расщеплении свободной глюкозы.

Рассмотрим каждый этап отдельно.

1. Подготовительный этап энергетического обмена

На подготовительном этапе происходит расщепление сложных органических веществ до более простых соединений. Гликоген расщепляется до отдельных остатков глюкозы (преимущественно через глюкозо-1-фосфат).

Энергия выделяется в виде тепла, синтез АТФ не происходит.

Для 12 остатков глюкозы:

0 молекул АТФ.

2. Гликолиз

При гликолизе один остаток глюкозы, поступивший из гликогена, расщепляется до двух молекул пирувата.

В результате энергетической фазы гликолиза образуются 4 молекулы АТФ на один остаток глюкозы.

Поскольку глюкоза поступает из гликогена в виде фосфорилированного соединения, затраты одной молекулы АТФ на её первоначальное фосфорилирование не нужны.

Следовательно:

• Из одного остатка глюкозы образуется 4 АТФ.

• Из 12 остатков глюкозы образуется:

12 × 4 = 48 молекул АТФ.

3. Кислородный этап (дыхание в митохондриях)

На этом этапе продукты гликолиза полностью окисляются до углекислого газа и воды.

При окислении одного остатка глюкозы образуются:

• 10 молекул НАДН;

• 2 молекулы ФАДН₂.

Согласно классической школьной схеме энергетического обмена:

• 1 НАДН обеспечивает синтез 3 АТФ;

• 1 ФАДН₂ обеспечивает синтез 2 АТФ.

Таким образом, при окислении одного остатка глюкозы образуется:

10 × 3 + 2 × 2 = 34 АТФ за счёт окислительного фосфорилирования.

Дополнительно в цикле Кребса образуются 2 молекулы АТФ.

Итого:

34 + 2 = 36 АТФ на один остаток глюкозы.

Для 12 остатков глюкозы:

12 × 36 = 432 молекулы АТФ.

Итоговый ответ:

Ответ: 0, 48 и 432 молекулы АТФ соответственно.

Важно: расчёт приведён по классической школьной схеме, в которой одна молекула НАДН соответствует 3 АТФ, а одна молекула ФАДН₂ — 2 АТФ.