В процессе энергетического обмена в клетке образовалось 42 молекул АТФ. Определите количество молекул...

В процессе гликолиза одна молекула глюкозы образует 2 молекулы пирувата. Поэтому для образования 42 молекул АТФ необходимо, чтобы 21 молекула глюкозы претерпела гликолиз, а затем окислилась до конечных продуктов.

В процессе гликолиза одна молекула глюкозы образует две молекулы пирувата. Для этого процесса требуется 2 молекулы АТФ, но в результате образуется 4 молекулы АТФ.

Итак, если в клетке образовалось 42 молекул АТФ, то это соответствует окислению 21 молекул глюкозы (42 молекул АТФ / 2 молекулы АТФ на одну молекулу глюкозы).

Таким образом, 21 молекула глюкозы подверглась гликолизу, и все они были окислены до конечных продуктов в процессе гликолиза.

Для того чтобы ответить на вопрос, нужно рассмотреть основные этапы энергетического обмена в клетке, главным образом гликолиз и последующее окисление глюкозы до конечных продуктов.

1. Гликолиз:

   • Гликолиз — это процесс расщепления одной молекулы глюкозы (C6H12O6) до двух молекул пирувата (C3H4O3).
   • В ходе гликолиза образуется 2 молекулы АТФ на одну молекулу глюкозы.

2. Окислительное декарбоксилирование и цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот):

   • После гликолиза пируват поступает в митохондрии, где подвергается окислительному декарбоксилированию, образуя ацетил-КоА.
   • Ацетил-КоА затем вступает в цикл Кребса, где на каждую молекулу ацетил-КоА образуется 1 молекула АТФ (в форме ГТФ), 3 молекулы НАДН и 1 молекула ФАДН2.

3. Окислительное фосфорилирование:

   • НАДН и ФАДН2, образованные в ходе гликолиза, окислительного декарбоксилирования и цикла Кребса, переходят в электрон-транспортную цепь, где их энергия используется для синтеза АТФ.
   • Каждый НАДН дает примерно 2,5 молекулы АТФ, а каждый ФАДН2 — примерно 1,5 молекулы АТФ.

Теперь рассчитаем количество глюкозы, необходимой для образования 42 молекул АТФ.

1. Гликолиз:

   • 1 молекула глюкозы → 2 молекулы АТФ.
   • Пусть x молекул глюкозы подверглись только гликолизу.
   • Тогда от гликолиза мы получим 2x молекул АТФ.

2. Полное окисление глюкозы (гликолиз, цикл Кребса и окислительное фосфорилирование):

   • 1 молекула глюкозы при полном окислении дает примерно 30-32 молекулы АТФ.
   • Пусть y молекул глюкозы подверглись полному окислению.
   • Тогда от полного окисления мы получим 30y молекул АТФ (приблизительно).

Общее количество АТФ: [ 2x + 30y = 42 ]

Теперь нужно определить, сколько молекул глюкозы подверглись гликолизу и сколько из них — полному окислению. Решим систему уравнений:

[ x + y = \text{общее количество молекул глюкозы} ] [ 2x + 30y = 42 ]

Решим уравнение:

1. ( x + y = n )
2. ( 2x + 30y = 42 )

Выразим ( x ) через ( y ): [ x = n - y ]

Подставим во второе уравнение: [ 2(n - y) + 30y = 42 ] [ 2n - 2y + 30y = 42 ] [ 2n + 28y = 42 ] [ n + 14y = 21 ] [ n = 21 - 14y ]

Теперь подставим значения ( y ):

1. Если ( y = 0 ):

   • ( n = 21 )
   • ( x = 21 )
   • Тогда 21 молекула глюкозы подверглась гликолизу и не окислилась полностью.

2. Если ( y = 1 ):

   • ( n = 21 - 14 \cdot 1 = 7 )
   • ( x = 7 - 1 = 6 )
   • Тогда 6 молекул глюкозы подверглись гликолизу, и 1 молекула подверглась полному окислению.

Таким образом, возможны два варианта:

1. Все 21 молекула глюкозы подверглись только гликолизу.
2. 6 молекул глюкозы подверглись гликолизу, а 1 молекула подверглась полному окислению до конечных продуктов.