Во многих
анаэробах молочная кислота — конечный продукт превращения глюкозы. И она же
является той органической молекулой, которая в конце концов принимает на себя
электроны. Поэтому получение молочной кислоты из глюкозы называется молочнокислым
брожением. Клетки анаэробов выделяют её в окружающую среду как шлак При большой
физической нагрузке молочная кислота образуется в условиях недостатка
кислорода и у высших организмов. Это происходит в клетках мышечных тканей.
Молочная кислота должна удаляться из них с кровью, иначе наступает переутомление
мышц. Позднее в печени молочная кислота вновь превращается в глюкозу.
У
некоторых анаэробных организмов глюкоза преобразуется не в молочную кислоту, а
в углекислый газ и этиловый спирт. Тогда говорят о спиртовом брожении.
Спиртовое и молочнокислое брожения различаются лишь в самом конце. На предпоследней
стадии спиртового брожения пировиноградная кислота разлагается до углекислого
газа и уксусного альдегида. Затем окисление НАД•Н до НАД приводит к превращению
альдегида в этиловый спирт. Электроны в этом случае достаются молекуле
спирта. Приготовление вин из продуктов, содержащих углеводы, основано на
спиртовом брожении. При этом микроорганизмы запасают
энергию,
а виноделы получают в качестве отброса их жизнедеятельности алкогольные
напитки.
При
молочнокислом или спиртовом брожении высвобождается гораздо меньше энергии,
чем скрыто в химических связях глюкозы. Разложение глюкозы до молочной кислоты
даёт 195 кДж на каждый моль исходного вещества. А вот в реакции полного
окисления глюкозы — СбН12О6+6О2 ®6СО2+6Н2О —
выделяется почти 2850 кДж! Получается, что при брожении большая часть энергии
остаётся спрятанной в химических связях молочной кислоты или спирта и
просто-напросто выбрасывается. Но не стоит винить анаэробные организмы за
такое расточительное отношение к энергии. Ведь они были первыми возникшими на
Земле живыми существами. Уже потом появились аэробные организмы, и жизнь стала
экономнее подходить к запасу энергии. Аэробы используют в качестве конечного
пункта приёма электронов кислород. Благодаря этому глюкоза разлагается до
углекислого газа и воды, и аэробы получают намного больше энергии, чем их
менее развитые соседи по планете.
Если бы
глюкоза сразу вступала в реакцию с кислородом, выделялось бы 2850 кДж. Но это
была бы совершенно бесполезная трата энергии, поскольку тогда она не будет
запасаться в виде АТФ, а рассеется в окружающей среде. Поэтому в организмах
аэробов через множество химических реакций пролегает очень долгий путь от глюкозы
к углекислому газу. Цель этих превращений — извлекать малыми дозами энергию,
содержащуюся в химических связях глюкозы, и переводить её в молекулу АТФ. |