जैव रसायन: ग्लाइकोलाइसिस। प्रतिक्रियाओं, जैविक महत्व

जैव रसायन विज्ञान क्या अध्ययन करता है?ग्लाइकोलाइसिस ग्लूकोज टूटने की एक गंभीर एंजाइमेटिक प्रक्रिया है जो जानवरों और मनुष्यों के ऊतकों में ऑक्सीजन के उपयोग के बिना होती है। यह वह है जो जैव रासायनिक विशेषज्ञों द्वारा लैक्टिक एसिड और एटीपी अणुओं को प्राप्त करने के तरीके के रूप में माना जाता है।

परिभाषा

एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस क्या है? जैव रसायन इस प्रक्रिया को ऊर्जा की आपूर्ति करने वाले जीवों की एकमात्र प्रक्रिया विशेषता के रूप में मानता है।

यह इस प्रक्रिया के माध्यम से है कि पशु जीवऔर एक व्यक्ति अपर्याप्त ऑक्सीजन की स्थिति में एक निश्चित अवधि के लिए कुछ शारीरिक कार्य करने में सक्षम है।

यदि ग्लूकोज के टूटने की प्रक्रिया को ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ किया जाता है, तो एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस होता है।

इसकी जैव रसायन क्या है? ग्लाइकोलाइसिस को पानी और कार्बन डाइऑक्साइड को ग्लूकोज के ऑक्सीकरण में पहला चरण माना जाता है।

इतिहास के पन्ने

शब्द "ग्लाइकोलाइसिस" का इस्तेमाल लेपिन ने अंत में किया थारक्त शर्करा को कम करने की प्रक्रिया के लिए उन्नीसवीं शताब्दी जो संचार प्रणाली से वापस ले ली गई थी। कुछ सूक्ष्मजीव किण्वन प्रक्रियाओं से गुजरते हैं जो ग्लाइकोलाइसिस के समान हैं। इस तरह के परिवर्तन के लिए, ग्यारह एंजाइमों का उपयोग किया जाता है, और उनमें से ज्यादातर एक सजातीय, अत्यधिक शुद्ध या क्रिस्टलीय रूप में पृथक होते हैं, उनके गुणों का अच्छी तरह से अध्ययन किया जाता है। यह प्रक्रिया कोशिका के हाइअलोप्लाज्म में होती है।

प्रक्रिया की बारीकियां

ग्लाइकोलाइसिस कैसे आगे बढ़ता है? बायोकेमिस्ट्री एक विज्ञान है जिसमें इस प्रक्रिया को एक बहु-चरणीय प्रतिक्रिया के रूप में माना जाता है।

ग्लाइकोलाइसिस, फॉस्फोराइलेशन की पहली एंजाइमैटिक प्रतिक्रिया, ग्लूकोज में ऑर्थोफॉस्फेट एटीपी अणुओं के हस्तांतरण से जुड़ी है। एंजाइम हेक्सोकाइनेज इस प्रक्रिया में उत्प्रेरक का काम करता है।

इस प्रक्रिया में ग्लूकोज -6-फॉस्फेट के उत्पादन को प्रणाली से ऊर्जा की एक महत्वपूर्ण मात्रा के रिलीज द्वारा समझाया गया है, अर्थात, एक अपरिवर्तनीय रासायनिक प्रक्रिया होती है।

एक एंजाइम जैसे कि हेक्सोकाइनेज कार्य करता हैन केवल डी-ग्लूकोज के फॉस्फोराइलेशन के लिए एक उत्प्रेरक, बल्कि डी-मेननोज, डी-फ्रुक्टोज। हेक्सोकाइनेज के अलावा, यकृत में एक और एंजाइम ग्लूकोकिनेज होता है, जो एक डी-ग्लूकोज के फॉस्फोराइलेशन को उत्प्रेरित करता है।

दूसरा चरण

जैसा कि इस प्रक्रिया के दूसरे चरण की व्याख्या करता हैआधुनिक जैव रसायन इस स्तर पर ग्लाइकोलाइसिस एक नए पदार्थ में हेक्सोज फॉस्फेट आइसोमरेज के प्रभाव में ग्लूकोज-6-फॉस्फेट का संक्रमण है - फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट।

प्रक्रिया दो विपरीत दिशाओं में आगे बढ़ती है, कोफ़ैक्टर्स की आवश्यकता नहीं होती है।

तीसरा चरण

यह परिणाम के फॉस्फोराइलेशन से जुड़ा हुआ हैएटीपी अणुओं का उपयोग करके फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट। इस प्रक्रिया का त्वरक एंजाइम फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज है। प्रतिक्रिया को अपरिवर्तनीय माना जाता है, यह मैग्नीशियम उद्धरणों की उपस्थिति में होता है, इसे इस बातचीत का धीरे-धीरे आगे बढ़ने वाला चरण माना जाता है। यह वह है जो ग्लाइकोलाइसिस की दर निर्धारित करने का आधार है।

फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज प्रतिनिधियों में से एक हैएलेस्टेरिक एंजाइम। यह एटीपी अणुओं द्वारा बाधित है, एएमपी और एडीपी द्वारा प्रेरित है। मधुमेह के मामले में, उपवास के दौरान, साथ ही साथ कई अन्य स्थितियों में जिनमें बड़ी मात्रा में वसा का सेवन किया जाता है, ऊतक कोशिकाओं में साइट्रेट सामग्री कई बार बढ़ जाती है। ऐसी स्थितियों के तहत, साइट्रेट द्वारा फॉस्फोफ्रक्टोकिनेस की पूर्ण गतिविधि का एक महत्वपूर्ण निषेध है।

यदि एटीपी से एडीपी का अनुपात महत्वपूर्ण मूल्यों तक पहुंच जाता है, तो फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज को बाधित किया जाता है, जो ग्लाइकोलाइसिस को धीमा कर देता है।

ग्लाइकोलाइसिस को कैसे बढ़ाया जा सकता है?बायोकेमिस्ट्री इसके लिए तीव्रता कारक को कम करने का सुझाव देती है। उदाहरण के लिए, एक गैर-कार्यशील मांसपेशी में, फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज की गतिविधि कम होती है, लेकिन एटीपी की एकाग्रता बढ़ जाती है।

मांसपेशियों के काम के दौरान, एटीपी का एक महत्वपूर्ण उपयोग देखा जाता है, जो एंजाइम के स्तर में वृद्धि का कारण बनता है, और ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया को तेज करता है।

चौथा चरण

ग्लाइकोलाइसिस के इस भाग के लिए उत्प्रेरक हैएंजाइम एल्डोलेस। उसके लिए धन्यवाद, दो फास्फोट्रायोज में पदार्थ का प्रतिवर्ती विभाजन होता है। तापमान मूल्य के आधार पर विभिन्न स्तरों पर संतुलन स्थापित किया जाता है।

बायोकेमिस्ट्री कैसे समझाती है कि क्या हो रहा है? बढ़ते तापमान के साथ, ग्लाइकोलाइसिस एक सीधी प्रतिक्रिया की दिशा में आगे बढ़ता है, जिनमें से उत्पाद ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट और डाइऑक्साइसेटोन फॉस्फेट है।

शेष चरण

पांचवां चरण तीनों फॉस्फेट के आइसोमेराइजेशन की प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया को एंजाइम ट्राइजो फॉस्फेट आइसोमेरेज़ द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है।

छठी प्रतिक्रिया संक्षेप में बताती हैहाइड्रोजन स्वीकर्ता के रूप में एनएडी फॉस्फेट की उपस्थिति में 1,3-डिपोस्फोरिसिलिक एसिड प्राप्त करना। यह यह अकार्बनिक एजेंट है जो हमेशा ग्लिसराल से हाइड्रोजन निकालता है। परिणामी बंधन नाजुक है, लेकिन यह ऊर्जा में समृद्ध है, और दरार में परिणाम 1,3-डिपोस्फोग्लिसरिक एसिड होता है।

सातवें चरण को फॉस्फोग्लाइसेरेट किनेज द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है, जिसमें 3-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड और एटीपी के गठन के साथ फॉस्फेट अवशेषों से एडीपी तक ऊर्जा का हस्तांतरण शामिल है।

आठवीं प्रतिक्रिया में, इंट्रामोल्युलर ट्रांसफर होता हैफॉस्फेट समूह, जबकि 3-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड का 2-फॉस्फोग्लिसरेट में परिवर्तन देखा जाता है। प्रक्रिया प्रतिवर्ती है, इसलिए, इसके कार्यान्वयन के लिए मैग्नीशियम के उद्धरण का उपयोग किया जाता है।

इस स्तर पर एंजाइम का कोफ़ेक्टर 2,3-डिपोफ़ॉस्ग्लिसरिक एसिड है।

नौवीं प्रतिक्रिया में एक संक्रमण शामिल है2-फॉस्फोग्लाइसेरिक एसिड से फॉस्फोनोलिफ्रुवेट। इस प्रक्रिया का त्वरक एनोलेज़ एंजाइम है, जो मैग्नीशियम उद्धरणों द्वारा सक्रिय होता है, और फ्लोराइड इस मामले में अवरोधक के रूप में कार्य करता है।

दसवीं प्रतिक्रिया बंध के टूटने और फॉस्फीनोलिफ़्रुविक एसिड से एडीपी में फॉस्फेट अवशेषों की ऊर्जा के हस्तांतरण के साथ होती है।

ग्यारहवें चरण पाइरुविक एसिड की कमी से जुड़ा हुआ है, लैक्टिक एसिड प्राप्त करता है। इस परिवर्तन के लिए एंजाइम लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज की भागीदारी की आवश्यकता होती है।

ग्लाइकोलाइसिस को सामान्य शब्दों में कैसे लिखा जा सकता है? प्रतिक्रियाओं, जैव रसायन जिसकी ऊपर चर्चा की गई थी, एटीपी अणुओं के गठन के साथ ग्लाइकोलाइटिक ऑक्सीडेशन में कमी आई है।

प्रक्रिया मूल्य

हमने देखा कि कैसे ग्लाइकोलाइसिस की जैव रसायन का वर्णन है(प्रतिक्रियाओं)। इस प्रक्रिया के जैविक महत्व में ऊर्जा की एक बड़ी आपूर्ति के साथ फॉस्फेट यौगिकों को प्राप्त करना शामिल है। यदि पहला चरण दो एटीपी अणुओं का उपभोग करता है, तो चरण इस परिसर के चार अणुओं के गठन से जुड़ा हुआ है।

इसकी जैव रसायन क्या है?ग्लाइकोलाइसिस और ग्लूकोनोजेनेसिस में ऊर्जा दक्षता है: 2 एटीपी अणुओं के लिए 1 ग्लूकोज अणु है। ग्लूकोज से दो एसिड अणुओं के गठन के दौरान ऊर्जा परिवर्तन 210 kJ / mol है। गर्मी के रूप में 126 केजे पत्तियां, 84 केजे एटीपी के फॉस्फेट बांड में जमा होती हैं। टर्मिनल बॉन्ड का ऊर्जा मान 42 kJ / mol है। जैव रसायन समान गणनाओं से संबंधित है। एरोबिक और एनारोबिक ग्लाइकोलाइसिस की क्षमता 0.4 है।

दिलचस्प तथ्य

कई प्रयोगों के परिणामस्वरूप,बरकरार मानव एरिथ्रोसाइट्स में प्रत्येक ग्लाइकोलाइसिस प्रतिक्रिया के सटीक मूल्यों को स्थापित करने के लिए। ग्लाइकोलाइसिस की आठ प्रतिक्रियाएं थर्मोडायनामिक संतुलन के करीब हैं, तीन प्रक्रियाएं मुक्त ऊर्जा के मूल्य में महत्वपूर्ण कमी से जुड़ी हैं, और अपरिवर्तनीय मानी जाती हैं।

ग्लूकोनोजेनेसिस क्या है?प्रक्रिया की जैव रसायन में कार्बोहाइड्रेट का टूटना होता है, जो कई चरणों में होता है। प्रत्येक चरण पर नियंत्रण एंजाइमों द्वारा किया जाता है। उदाहरण के लिए, एरोबिक चयापचय (हृदय और गुर्दे के ऊतकों) की विशेषता वाले ऊतकों में, यह आइसोनिजेस एलडीएच 1 और एलडीएच 2 द्वारा नियंत्रित किया जाता है। उन्हें थोड़ी मात्रा में पाइरूवेट द्वारा बाधित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप लैक्टिक एसिड के संश्लेषण की अनुमति नहीं होती है, और ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र में एसिटाइल-सीओए का पूरा ऑक्सीकरण प्राप्त होता है।

अवायवीय ग्लाइकोलाइसिस की विशेषता क्या है? उदाहरण के लिए, बायोकेमिस्ट्री में प्रक्रिया में अन्य कार्बोहाइड्रेट को शामिल किया जाता है।

प्रयोगशाला अनुसंधान के परिणामस्वरूप, यह संभव थाभोजन के साथ मानव शरीर में प्रवेश करने वाले फ्रुक्टोज का लगभग 80% यकृत में चयापचय होता है। यहां फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट के लिए फॉस्फोराइलेशन की प्रक्रिया होती है, एंजाइम हेक्सोकिनेस इस प्रक्रिया के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है।

यह प्रक्रिया ग्लूकोज द्वारा बाधित होती है।कई चरणों के माध्यम से परिणामी यौगिक ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाता है, फॉस्फोरिक एसिड के उन्मूलन के साथ। इसके अलावा, अन्य फॉस्फोरस युक्त कार्बनिक यौगिकों में इसके बाद के परिवर्तन भी संभव हैं।

एटीपी और फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज के प्रभाव के तहत, फ्रुक्टोज -6-फॉस्फेट फ्रुक्टोज-1,6-डाइफॉस्फेट का उत्पादन करेगा।

फिर इस पदार्थ को चरणों में चयापचय किया जाता है,ग्लाइकोलाइसिस की विशेषता। मांसपेशियों और यकृत में केटोहेक्सोकिनेज होते हैं, जो अपने फास्फोरस युक्त यौगिक में फ्रुक्टोज के फास्फोरिलीकरण की प्रक्रिया को तेज कर सकते हैं। ग्लूकोज द्वारा प्रक्रिया को अवरुद्ध नहीं किया जाता है, और परिणामी फ्रुक्टोज-1-फॉस्फेट को कीटो-1-फॉस्फेटालडोल की कार्रवाई से ग्लिसराल्डिहाइड और डायहाइड्रोक्सीसिटोन फॉस्फेट में विघटित कर दिया जाता है। ट्रायोसोकिनेज के प्रभाव में डी-ग्लिसराल्डिहाइड फॉस्फोराइलेशन में प्रवेश करता है, अंततः एटीपी अणु जारी होते हैं और डायहाइड्रोक्सीसिटोन फॉस्फेट प्राप्त होता है।

जन्मजात विसंगतियां

बायोकेमिस्ट कुछ जन्मजात की पहचान करने में कामयाब रहेफ्रुक्टोज के चयापचय से जुड़ी असामान्यताएं। यह घटना (आवश्यक फ्रुक्टोसुरिया) शरीर में एंजाइम केथोक्सोकिनेस की सामग्री में जैविक कमी से जुड़ी है, इसलिए, इस कार्बोहाइड्रेट के टूटने की सभी प्रक्रियाएं ग्लूकोज द्वारा बाधित होती हैं। इस तरह के उल्लंघन का परिणाम रक्त में फ्रुक्टोज का संचय है। फ्रुक्टोज के लिए, गुर्दे की दहलीज कम होती है, इसलिए फ्रुक्टोसुरिया का पता लगभग 0.73 mmol / L के रक्त कार्बोहाइड्रेट सांद्रता पर लगाया जा सकता है।

गैलेक्टोज के जैवसंश्लेषण में भागीदारी

गैलेक्टोज भोजन के साथ शरीर में प्रवेश करता है,ग्लूकोज और गैलेक्टोज के पाचन तंत्र में टूट जाता है। सबसे पहले, यह कार्बोहाइड्रेट गैलेक्टोज-1-फॉस्फेट में परिवर्तित हो जाता है, और गैलेक्टोकाइनेज प्रक्रिया के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। इसके अलावा, फास्फोरस युक्त यौगिक का ग्लूकोज-1-फॉस्फेट में परिवर्तन होता है। इस स्तर पर, यूरिडिन डीफॉस्फोगैक्टैक्टोस और यूडीपी-ग्लूकोज भी बनते हैं। प्रक्रिया के बाद के चरण ग्लूकोज के टूटने के समान एक योजना के अनुसार आगे बढ़ते हैं।

गैलेक्टोज चयापचय के इस मार्ग के अलावा, दूसरी योजना भी संभव है। सबसे पहले, गैलेक्टोज-1-फॉस्फेट भी बनता है, लेकिन बाद के चरण यूटीपी और ग्लूकोज -1-फॉस्फेट के अणुओं के गठन से जुड़े होते हैं।

कई रोग स्थितियों में,कार्बोहाइड्रेट चयापचय के साथ जुड़ा हुआ है, एक विशेष स्थान पर गैलेक्टोसिमिया का कब्जा है। यह घटना एक बार-बार विरासत में मिली बीमारी से जुड़ी है, जिसमें रक्त शर्करा का स्तर गैलेक्टोज के कारण बढ़ जाता है और 16.6 mmol / L तक पहुंच जाता है। इसी समय, रक्त में ग्लूकोज की सामग्री में व्यावहारिक रूप से कोई परिवर्तन नहीं होता है। गैलेक्टोज के अलावा, ऐसे मामलों में, गैलेक्टोज-1-फॉस्फेट भी रक्त में जम जाता है। जिन बच्चों को गैलेक्टोसिमिया का निदान किया गया है उनमें मानसिक मंदता है और मोतियाबिंद भी है।

जैसे-जैसे कार्बोहाइड्रेट चयापचय विकार बढ़ता हैकमी, इसका कारण दूसरे मार्ग के साथ गैलेक्टोज का टूटना है। इस तथ्य के लिए धन्यवाद कि बायोकेमिस्ट्स उस प्रक्रिया का सार जानने में कामयाब रहे, जो शरीर में ग्लूकोज के अधूरे टूटने से संबंधित समस्याओं से निपटने के लिए संभव हो गया।