РУҚА
Задания № 20, 23 · ЕГЭ

Клеточное дыхание

Этапы окисления органических веществ, выход энергии и роль АТФ
7 мин чтенияСложность: Обновлено 29 сентября 2026

Клеточное дыхание — это совокупность реакций, в которых органические вещества постепенно окисляются, а высвобождаемая энергия запасается в молекулах АТФ. У аэробных организмов процесс включает гликолиз, кислородный этап и образование углекислого газа и воды.

D
Клеточное дыхание

Клеточное дыхание — ферментативное расщепление органических веществ, главным образом глюкозы, с выделением энергии и синтезом АТФ. В широком смысле различают аэробное дыхание, идущее при участии кислорода, и бескислородное дыхание — бескислородное дыхание, при котором кислород не используется.

Общая схема энергетического обмена

Энергетический обмен является частью метаболизма и относится к катаболизму — реакциям распада сложных веществ на более простые. Органические молекулы окисляются не одномоментно: энергия выделяется небольшими порциями и частично передаётся фосфатным связям АТФ. Так клетка избегает потери всей энергии в виде тепла.

\[\mathrm{C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + энергия}\]

В школьной записи принято считать, что при полном окислении одной молекулы глюкозы образуется до 38 молекул АТФ у прокариот и около 36–38 молекул у эукариот в зависимости от способа переноса восстановительных эквивалентов. В современных курсах часто указывают около 30–32 АТФ. Для экзамена важно следовать числу, данному в условии, либо принятому в конкретной учебной схеме.

T
Правило распределения энергии

Наибольшая часть АТФ образуется на кислородном этапе за счёт окислительного фосфорилирования. Гликолиз даёт небольшой непосредственный выход АТФ, но является обязательным начальным этапом расщепления глюкозы.

Этапы клеточного дыхания
123
Последовательность этапов аэробного клеточного дыхания
  • 1 — Цитоплазма; глюкоза превращается в две молекулы пирувата, образуются АТФ и НАД·Н.
  • 2 — Матрикс митохондрии; образуются CO₂, НАД·Н, ФАД·Н₂ и небольшое количество АТФ.
  • 3 — Внутренняя мембрана митохондрии; электроны передаются на кислород, синтезируется основная масса АТФ.

Гликолиз: подготовительный этап

Гликолиз происходит в цитоплазме и не требует непосредственного участия кислорода. Одна молекула глюкозы с шестью атомами углерода расщепляется на две молекулы пирувата, каждая из которых содержит по три атома углерода. Процесс состоит из двух частей: сначала клетка затрачивает 2 АТФ на активацию глюкозы, затем получает 4 АТФ. Поэтому чистый выход составляет 2 АТФ.

ПоказательРезультат гликолиза
Место протеканияЦитоплазма
Исходное вещество1 глюкоза
Конечный продукт2 пирувата
Чистый выход АТФ2 молекулы
Восстановленный переносчик2 НАД·Н
КислородНепосредственно не нужен

Пируват далее либо поступает в митохондрию при аэробном дыхании, либо используется в реакциях бескислородного дыхания. В последнем случае органическое вещество окисляется не полностью, поэтому энергии получается меньше.

Проверь себя

Где происходит гликолиз и каков его чистый выход АТФ из одной молекулы глюкозы?

Кислородный этап

Кислородный этап дыхания протекает в митохондриях. Перед циклом Кребса пируват превращается в ацетил-КоА, при этом отщепляется углекислый газ и образуется НАД·Н. Затем ацетил-КоА окисляется в цикле Кребса, или цикле трикарбоновых кислот.

УчастокГде происходитГлавный результат
Окисление пируватаМатрикс митохондрииАцетил-КоА, CO₂, НАД·Н
Цикл КребсаМатрикс митохондрииCO₂, НАД·Н, ФАД·Н₂, небольшое количество АТФ
Дыхательная цепьВнутренняя мембрана митохондрииБольшая часть АТФ и H₂O

НАД·Н и ФАД·Н₂ переносят электроны и атомы водорода к дыхательной цепи. Электроны проходят через белковые комплексы внутренней мембраны митохондрии. Энергия этого переноса используется для перемещения протонов, возникает разность их концентраций, а фермент АТФ-синтаза использует её для синтеза АТФ. В конце цепи кислород принимает электроны и соединяется с протонами; образуется вода.

Что нужно знать наизусть

Кислород в аэробном дыхании является конечным акцептором электронов и водорода. Он не расщепляет глюкозу непосредственно и не участвует в гликолизе.

Энергетический баланс

В типичной школьной схеме из одной молекулы глюкозы получают: 2 АТФ на гликолизе, 2 АТФ в цикле Кребса и основную часть — на дыхательной цепи. Если в условии указано 38 АТФ, на кислородный этап приходится 34 молекулы. Если указано 36 АТФ, кислородный этап даёт 34, а различие связано с переносом НАД·Н, образованного в цитоплазме.

\[N_{\text{АТФ, всего}}=N_{\text{гликолиз}}+N_{\text{цикл Кребса}}+N_{\text{дыхательная цепь}}\]

АТФ не является конечным продуктом, который клетка просто накапливает. Это универсальный переносчик энергии: при гидролизе АТФ энергия используется для синтеза веществ, активного транспорта, движения и других процессов. Подробнее роль этой молекулы разобрана на странице АТФ.

№
Разобранный пример: расчёт выхода АТФ

Дана схема, в которой полное окисление одной глюкозы даёт 38 АТФ. Сколько АТФ образуется на кислородном этапе, если на гликолиз приходится 2 АТФ, а в цикле Кребса — 2 АТФ?

1
Записываем общий выход АТФ из условия.
\(\displaystyle N_{\text{всего}}=38\)
2
Складываем АТФ, образованные до дыхательной цепи.
\(\displaystyle N_{\text{до цепи}}=2+2=4\)
3
Вычитаем известный выход из общего количества.
\(\displaystyle N_{\text{цепь}}=38-4=34\ \text{АТФ}\)
!
Частые ошибки

1. Считать, что весь процесс происходит в митохондрии: гликолиз идёт в цитоплазме. 2. Путать валовой и чистый выход гликолиза: образуется 4 АТФ, но 2 из них затрачиваются. 3. Утверждать, что кислород нужен для гликолиза: он нужен как конечный акцептор электронов на дыхательной цепи. 4. Считать, что при бескислородном дыхании глюкоза окисляется полностью: конечные продукты ещё содержат значительный запас энергии. 5. Без оговорки называть одно число общего выхода АТФ: в разных схемах используются разные расчёты.

Аэробное и бескислородное дыхание

ПризнакАэробное дыханиеБескислородное дыхание
КислородИспользуетсяНе используется
Степень распада глюкозыПолнаяНеполная
Конечные продуктыCO₂ и H₂OМолочная кислота или этанол и CO₂
Выход энергииБольшойНебольшой, обычно 2 АТФ
Основное местоЦитоплазма и митохондрииЦитоплазма

При недостатке кислорода гликолиз может продолжаться, если НАД·Н снова превращается в НАД⁺. Это позволяет поддерживать образование небольшого количества АТФ, но энергетически такой путь менее выгоден. У растений и дрожжей возможна спиртовая ферментация, у животных в мышцах — молочнокислая.

Как решать задания по клеточному дыханию

  1. Определите, о каком процессе спрашивают: гликолиз, цикл Кребса, дыхательная цепь или весь энергетический обмен.
  2. Укажите место протекания: цитоплазма, матрикс митохондрии или внутренняя мембрана митохондрии.
  3. Проверьте роль кислорода: он не нужен непосредственно для гликолиза, но необходим для завершения аэробного дыхания.
  4. Если требуется расчёт, выпишите общий выход и отдельно сложите известные этапы.
  5. Для сравнения процессов назовите не менее двух признаков: кислород, продукты, место и количество АТФ.
Q
Быстрый тест по теме

Быстрая проверка

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · место процесса
Какой этап клеточного дыхания идёт в цитоплазме?
Главное за минуту

Главное

  • Клеточное дыхание — катаболический процесс, при котором энергия органических веществ запасается в АТФ.
  • Гликолиз идёт в цитоплазме, не требует непосредственного участия кислорода и даёт чистый выход 2 АТФ.
  • Кислородный этап включает окисление пирувата, цикл Кребса и дыхательную цепь в митохондриях.
  • Кислород — конечный акцептор электронов; основная масса АТФ образуется на дыхательной цепи.
  • При бескислородном дыхании глюкоза расщепляется неполностью, поэтому выход энергии значительно меньше.