Co bada biochemia? Glikoliza to poważny enzymatyczny proces rozkładu glukozy, który zachodzi w tkankach zwierząt i ludzi bez użycia tlenu. To on jest uważany przez biochemików za sposób na uzyskanie kwasu mlekowego i cząsteczek ATP.
Definicja
Co to jest glikoliza tlenowa? Biochemia uważa ten proces za jedyny charakterystyczny dla organizmów żywych proces dostarczający energii.
To właśnie dzięki temu procesowi organizm zwierzęcya osoba jest zdolna do pełnienia pewnych funkcji fizjologicznych przez określony czas w warunkach niedostatecznej ilości tlenu.
Jeśli proces rozkładu glukozy odbywa się przy udziale tlenu, zachodzi glikoliza tlenowa.
Jaka jest jego biochemia? Glikoliza jest uważana za pierwszy etap utleniania glukozy do wody i dwutlenku węgla.
Strony historii
Termin „glikoliza” użył na końcu LepinaXIX wieku za proces obniżania poziomu glukozy we krwi, który został usunięty z układu krążenia. Niektóre mikroorganizmy przechodzą procesy fermentacji podobne do glikolizy. Do takiej transformacji stosuje się jedenaście enzymów, a większość z nich jest izolowana w jednorodnej, wysoce oczyszczonej lub krystalicznej postaci, ich właściwości są dobrze zbadane. Proces ten zachodzi w hialoplazmie komórki.
Specyfika procesu
Jak przebiega glikoliza? Biochemia jest nauką, w której proces ten traktowany jest jako wieloetapowa reakcja.
Pierwsza enzymatyczna reakcja glikolizy, fosforylacja, jest związana z przeniesieniem cząsteczek ortofosforanu ATP do glukozy. Enzym heksokinaza działa jako katalizator w tym procesie.
Otrzymanie glukozo-6-fosforanu w tym procesie tłumaczy się uwolnieniem znacznej ilości energii z układu, czyli zachodzi nieodwracalny proces chemiczny.
Działa enzym, taki jak heksokinazakatalizator fosforylacji nie tylko samej D-glukozy, ale także D-mannozy, D-fruktozy. Oprócz heksokinazy wątroba zawiera inny enzym, glukokinazę, która katalizuje proces fosforylacji jednej D-glukozy.
Drugi etap
Jak wyjaśnia drugi etap tego procesunowoczesna biochemia? Glikoliza na tym etapie to przemiana glukozo-6-fosforanu pod wpływem izomerazy heksozofosforanowej w nową substancję - fruktozo-6-fosforan.
Proces przebiega w dwóch przeciwnych do siebie kierunkach, nie wymaga kofaktorów.
Trzeci etap
Jest to związane z fosforylacją powstałychfruktozo-6-fosforan przy użyciu cząsteczek ATP. Akceleratorem tego procesu jest enzym fosfofruktokinaza. Reakcja uważana jest za nieodwracalną, zachodzi w obecności kationów magnezu, uważa się, że jest to wolno postępujący etap tej interakcji. To ona jest podstawą do określenia szybkości glikolizy.
Jednym z przedstawicieli jest fosfofruktokinazaenzymy allosteryczne. Jest hamowany przez cząsteczki ATP, stymulowany przez AMP i ADP. W przypadku cukrzycy podczas postu, a także w wielu innych stanach, w których spożywane są duże ilości tłuszczu, zawartość cytrynianu w komórkach tkankowych wzrasta kilkukrotnie. W takich warunkach następuje znaczne zahamowanie pełnej aktywności fosfofruktokinazy przez cytrynian.
Jeśli stosunek ATP do ADP osiąga znaczące wartości, hamowana jest fosfofruktokinaza, co spowalnia glikolizę.
Jak można zwiększyć glikolizę?Biochemia sugeruje zmniejszenie tego współczynnika intensywności. Na przykład w nie funkcjonującym mięśniu aktywność fosfofruktokinazy jest niska, ale stężenie ATP wzrasta.
Podczas pracy mięśni obserwuje się znaczne wykorzystanie ATP, co powoduje wzrost poziomu enzymu, przyspiesza proces glikolizy.
Czwarty etap
Katalizatorem tej części glikolizy jestaldolaza enzymatyczna. Dzięki niemu następuje odwracalne rozszczepienie substancji na dwie fosfotriozy. Równowagę ustala się na różnych poziomach w zależności od wartości temperatury.
Jak biochemia wyjaśnia, co się dzieje? Wraz ze wzrostem temperatury glikoliza przebiega w kierunku bezpośredniej reakcji, której produktem jest gliceroaldehyd-3-fosforan i dioksyacetonowy fosforan.
Pozostałe etapy
Piąty etap to proces izomeryzacji fosforanów triozowych. Proces jest katalizowany przez enzym izomerazę fosforanu triozy.
Podsumowuje szósta reakcjaotrzymywanie kwasu 1,3-difosforiclicerynowego w obecności fosforanu NAD jako akceptora wodoru. To właśnie ten nieorganiczny środek zawsze usuwa wodór z glicerolu. Powstałe wiązanie jest kruche, ale jest bogate w energię, a po rozszczepieniu uzyskuje się kwas 1,3-difosfoglicerynowy.
Siódmy etap jest katalizowany przez kinazę fosfoglicerynianową, polega na przeniesieniu energii z reszty fosforanowej do ADP z utworzeniem kwasu 3-fosfogliceryniowego i ATP.
W ósmej reakcji zachodzi transfer wewnątrzcząsteczkowygrupę fosforanową, przy czym obserwuje się przemianę kwasu 3-fosfoglicerynianowego w 2-fosfoglicerynian. Proces jest odwracalny, dlatego do jego realizacji wykorzystywane są kationy magnezu.
Kofaktorem enzymu na tym etapie jest kwas 2,3-difosfoglicerynowy.
Dziewiąta reakcja obejmuje przejścieKwas 2-fosfoglicerynowy do fosfoenolopirogronianu. Akceleratorem tego procesu jest enzym enolaza, który jest aktywowany przez kationy magnezu, w tym przypadku fluor działa jako inhibitor.
Dziesiąta reakcja polega na zerwaniu wiązania i przeniesieniu energii reszty fosforanowej do ADP z kwasu fosfoenolopirogronowego.
Etap jedenasty wiąże się z redukcją kwasu pirogronowego, otrzymaniem kwasu mlekowego. Ta transformacja wymaga udziału enzymu dehydrogenazy mleczanowej.
Jak ogólnie można zapisać glikolizę? Reakcje, których biochemia została omówiona powyżej, sprowadzają się do oksydoredukcji glikolitycznej, której towarzyszy tworzenie cząsteczek ATP.
Wartość procesowa
Przyjrzeliśmy się, jak opisuje biochemię glikolizy(reakcje). Biologiczne znaczenie tego procesu polega na otrzymywaniu związków fosforanowych o dużej podaży energii. Jeśli pierwszy etap zużywa dwie cząsteczki ATP, to etap wiąże się z utworzeniem czterech cząsteczek tego związku.
Jaka jest jego biochemia?Glikoliza i glukoneogeneza mają efektywność energetyczną: na 2 cząsteczki ATP przypada 1 cząsteczka glukozy. Zmiana energii podczas tworzenia dwóch cząsteczek kwasu z glukozy wynosi 210 kJ / mol. 126 kJ liści w postaci ciepła, 84 kJ gromadzi się w wiązaniach fosforanowych ATP. Wiązanie końcowe ma wartość energetyczną 42 kJ / mol. Biochemia zajmuje się podobnymi obliczeniami. Glikoliza tlenowa i beztlenowa ma wydajność 0,4.
Interesujące fakty
W wyniku licznych eksperymentówustalenie dokładnych wartości każdej reakcji glikolizy zachodzącej w nienaruszonych ludzkich erytrocytach. Osiem reakcji glikolizy jest bliskich równowagi termodynamicznej, trzy procesy wiążą się ze znacznym spadkiem wartości energii swobodnej i są uważane za nieodwracalne.
Czym jest glukoneogeneza?Biochemia tego procesu polega na rozkładzie węglowodanów, który zachodzi w kilku etapach. Kontrolę każdego etapu przeprowadzają enzymy. Na przykład w tkankach charakteryzujących się metabolizmem tlenowym (tkanki serca i nerek) jest regulowany przez izoenzymy LDH1 i LDH2. Są hamowane przez niewielkie ilości pirogronianu, w wyniku czego nie dopuszcza się syntezy kwasu mlekowego i dochodzi do całkowitego utlenienia acetylo-CoA w cyklu kwasu trikarboksylowego.
Czym jeszcze charakteryzuje się glikoliza beztlenowa? Na przykład biochemia obejmuje włączanie do procesu innych węglowodanów.
W wyniku badań laboratoryjnych było to możliweaby ustalić, że około 80% fruktozy, która dostaje się do organizmu człowieka wraz z pożywieniem, jest metabolizowane w wątrobie. Tutaj zachodzi proces jego fosforylacji do fruktozo-6-fosforanu, enzym heksokinaza działa jako katalizator tego procesu.
Ten proces jest hamowany przez glukozę.Powstały związek w kilku etapach przekształca się w glukozę, czemu towarzyszy eliminacja kwasu fosforowego. Ponadto możliwe są również jego późniejsze przemiany w inne związki organiczne zawierające fosfor.
Pod wpływem ATP i fosfofruktokinazy fruktozo-6-fosforan będzie wytwarzał fruktozo-1,6-difosforan.
Następnie ta substancja jest metabolizowana etapami,charakterystyka glikolizy. Mięśnie i wątroba zawierają ketoheksokinazę, która może przyspieszyć proces fosforylacji fruktozy do związku zawierającego fosfor. Proces ten nie jest blokowany przez glukozę, a powstały fruktozo-1-fosforan rozkłada się pod działaniem ketozo-1-fosfataldolazy na aldehyd glicerynowy i fosforan dihydroksyacetonu. D-gliceraldehyd pod wpływem triosokinazy wchodzi w proces fosforylacji, ostatecznie uwalniane są cząsteczki ATP i otrzymuje się fosforan dihydroksyacetonu.
Wady wrodzone
Biochemikom udało się zidentyfikować niektóre wrodzonenieprawidłowości związane z metabolizmem fruktozy. Zjawisko to (fruktozuria niezbędna) wiąże się z biologicznym niedoborem w organizmie enzymu ketoheksokinazy, dlatego wszystkie procesy rozkładu tego węglowodanu są hamowane przez glukozę. Konsekwencją takiego naruszenia jest nagromadzenie fruktozy we krwi. W przypadku fruktozy próg nerkowy jest niski, więc fruktozurię można wykryć przy stężeniu węglowodanów we krwi około 0,73 mmol / l.
Udział w biosyntezie galaktozy
Galaktoza dostaje się do organizmu wraz z pożywieniem,rozkłada się w przewodzie pokarmowym na glukozę i galaktozę. Po pierwsze, ten węglowodan przekształca się w galaktozo-1-fosforan, a galaktokinaza działa jako katalizator procesu. Ponadto zachodzi przemiana związku zawierającego fosfor w glukozo-1-fosforan. Na tym etapie tworzy się również difosfogalaktoza urydyny i glukoza UDP. Kolejne etapy procesu przebiegają według schematu podobnego do rozkładu glukozy.
Oprócz tego szlaku metabolizmu galaktozy możliwy jest również drugi schemat. Po pierwsze, tworzy się również galaktozo-1-fosforan, ale kolejne etapy są związane z tworzeniem cząsteczek UTP i glukozo-1-fosforanu.
Wśród wielu stanów patologicznychzwiązane z metabolizmem węglowodanów szczególne miejsce zajmuje galaktozemia. Zjawisko to jest związane z chorobą dziedziczoną recesywnie, w której poziom cukru we krwi wzrasta pod wpływem galaktozy i osiąga 16,6 mmol / l. Jednocześnie praktycznie nie ma zmiany zawartości glukozy we krwi. W takich przypadkach, oprócz galaktozy, we krwi gromadzi się również galaktozo-1-fosforan. Dzieci, u których zdiagnozowano galaktozemię, mają upośledzenie umysłowe, a także zaćmę.
W miarę narastania zaburzeń metabolizmu węglowodanówspadek, przyczyną jest rozpad galaktozy wzdłuż drugiej ścieżki. Dzięki temu, że biochemikom udało się poznać istotę zachodzącego procesu, stało się możliwe uporanie się z problemami związanymi z niepełnym rozkładem glukozy w organizmie.
