Ce studiază biochimia?Glicoliza este un proces enzimatic grav al descompunerii glucozei care are loc în țesuturile animalelor și oamenilor fără utilizarea oxigenului. El este cel care este considerat de biochimiști ca o modalitate de a obține molecule de acid lactic și ATP.
definiție
Ce este glicoliza aerobă? Biochimia consideră acest proces ca fiind singurul proces caracteristic organismelor vii care furnizează energie.
Prin acest proces, organismul animaliar o persoană este capabilă să îndeplinească unele funcții fiziologice pentru o anumită perioadă de timp în condiții de oxigen insuficient.
Dacă procesul de descompunere a glucozei se efectuează cu participarea oxigenului, apare glicoliza aerobă.
Care este biochimia sa? Glicoliza este considerată prima etapă a oxidării glucozei în apă și dioxid de carbon.
Pagini de istorie
Termenul "glicoliză" a fost folosit de Lepin la sfârșital XIX-lea pentru procesul de reducere a glicemiei care a fost retras din sistemul circulator. Unele microorganisme suferă procese de fermentare similare cu glicoliza. Pentru o astfel de transformare, se utilizează unsprezece enzime, iar cele mai multe dintre ele sunt izolate într-o formă omogenă, foarte purificată sau cristalină, proprietățile lor sunt bine studiate. Acest proces are loc în hialoplasma celulei.
Specificul procesului
Cum se desfășoară glicoliza? Biochimia este o știință în care acest proces este considerat o reacție în mai multe etape.
Prima reacție enzimatică a glicolizei, fosforilarea, este asociată cu transferul moleculelor de ATP ortofosfat la glucoză. Enzima hexokinază acționează ca un catalizator în acest proces.
Producția de glucoză-6-fosfat în acest proces se explică prin eliberarea unei cantități semnificative de energie din sistem, adică are loc un proces chimic ireversibil.
O enzimă cum ar fi hexokinaza acționeazăun catalizator pentru fosforilarea nu numai a D-glucozei în sine, ci și a D-manozei, D-fructozei. Pe lângă hexokinază, ficatul conține o altă enzimă, glucokinaza, care catalizează procesul de fosforilare a unei D-glucoză.
A doua etapă
După cum se explică a doua etapă a acestui procesbiochimie modernă? Glicoliza în această etapă este tranziția glucozei-6-fosfat sub influența hexozofosfatului izomerazei într-o substanță nouă - fructoză-6-fosfat.
Procesul se desfășoară în două direcții opuse reciproc, nu necesită cofactori.
A treia etapă
Este asociat cu fosforilarea rezultatuluifructoză-6-fosfat folosind molecule de ATP. Acceleratorul acestui proces este enzima fosfofructokinază. Reacția este considerată ireversibilă, apare în prezența cationilor de magneziu, este considerată o etapă lentă a acestei interacțiuni. Ea este cea care stă la baza determinării ratei glicolizei.
Fosfructructinaza este unul dintre reprezentanțienzime alosterice. Este inhibat de moleculele de ATP, stimulate de AMP și ADP. În cazul diabetului, în timpul postului, precum și în multe alte condiții în care se consumă cantități mari de grăsimi, conținutul de citrat din celulele tisulare crește de mai multe ori. În astfel de condiții, există o inhibare semnificativă a activității complete a fosfofructokinazei de către citrat.
Dacă raportul dintre ATP și ADP atinge valori semnificative, fosfofructokinaza este inhibată, ceea ce încetinește glicoliza.
Cum poate fi crescută glicoliza?Biochimia sugerează reducerea factorului de intensitate pentru aceasta. De exemplu, la un mușchi care nu funcționează, activitatea fosfofructokinazei este scăzută, dar concentrația de ATP crește.
În timpul muncii musculare, se observă o utilizare semnificativă a ATP, care determină o creștere a nivelului enzimei, accelerează procesul de glicoliză.
A patra etapă
Catalizatorul pentru această parte a glicolizei esteenzima aldolaza. Datorită lui, are loc o divizare reversibilă a substanței în două fosfotrioze. Echilibrul se stabilește la diferite niveluri, în funcție de valoarea temperaturii.
Cum explică biochimia ce se întâmplă? Odată cu creșterea temperaturii, glicoliza are loc în direcția unei reacții directe, al cărei produs este gliceraldehidă-3-fosfat și fosfat de dioxiacetonă.
Etape rămase
A cincea etapă este procesul de izomerizare a triozei fosfați. Procesul este catalizat de enzima triozofosfat izomerază.
A șasea reacție rezumăobținerea acidului 1,3-difosforicliceric în prezența fosfatului NAD ca acceptor de hidrogen. Acest agent anorganic elimină întotdeauna hidrogenul din gliceral. Legătura rezultată este fragilă, dar este bogată în energie și, atunci când este scindată, se obține acid 1,3-difosfogliceric.
A șaptea etapă este catalizată de fosfoglicerat kinază, implică transferul de energie din reziduul de fosfat în ADP cu formarea acidului 3-fosfogliceric și ATP.
În a opta reacție are loc transferul intramoleculargrupa fosfat, în timp ce se observă transformarea acidului 3-fosfogliceric în 2-fosfoglicerat. Procesul este reversibil; prin urmare, cationii de magneziu sunt folosiți pentru implementarea acestuia.
Cofactorul enzimei în această etapă este acidul 2,3-difosfogliceric.
A noua reacție implică o tranzițieAcid 2-fosfogliceric la fosfoenolpiruvat. Acceleratorul acestui proces este enzima enolază, care este activată de cationii de magneziu, iar fluorura acționează ca un inhibitor în acest caz.
A zecea reacție implică ruperea legăturii și transferul energiei reziduului de fosfat la ADP din acidul fosfoenolpiruvic.
Etapa a unsprezecea este asociată cu reducerea acidului piruvic, obținându-se acid lactic. Această transformare necesită participarea enzimei lactat dehidrogenază.
Cum se poate nota glicoliza în termeni generali? Reacțiile, a căror biochimie a fost discutată mai sus, este redusă la reducerea oxidării glicolitice, însoțită de formarea moleculelor de ATP.
Valoarea procesului
Am analizat cum descrie biochimia glicolizei(reacții). Semnificația biologică a acestui proces constă în obținerea compușilor fosfatici cu o cantitate mare de energie. Dacă prima etapă consumă două molecule de ATP, atunci etapa este asociată cu formarea a patru molecule ale acestui compus.
Care este biochimia sa?Glicoliza și gluconeogeneza au eficiență energetică: există 1 moleculă de glucoză pentru 2 molecule de ATP. Schimbarea energiei în timpul formării a două molecule de acid din glucoză este de 210 kJ / mol. 126 kJ pleacă sub formă de căldură, 84 kJ se acumulează în legăturile fosfat ale ATP. Legătura terminală are o valoare energetică de 42 kJ / mol. Biochimia se ocupă de calcule similare. Glicoliza aerobă și anaerobă au o eficiență de 0,4.
Fapte interesante
Ca urmare a numeroaselor experimente,pentru a stabili valorile exacte ale fiecărei reacții de glicoliză care are loc în eritrocitele umane intacte. Opt reacții de glicoliză sunt apropiate de echilibrul termodinamic, trei procese sunt asociate cu o scădere semnificativă a valorii energiei libere și sunt considerate ireversibile.
Ce este gluconeogeneza?Biochimia procesului constă în descompunerea carbohidraților, care are loc în mai multe etape. Controlul asupra fiecărei etape este efectuat de enzime. De exemplu, în țesuturile caracterizate prin metabolism aerob (țesuturile cardiace și renale), este reglementat de izoenzimele LDH1 și LDH2. Acestea sunt inhibate de cantități mici de piruvat, în urma cărora nu este permisă sinteza acidului lactic și se realizează oxidarea completă a acetil-CoA în ciclul acidului tricarboxilic.
Prin ce se mai caracterizează glicoliza anaerobă? Biochimia, de exemplu, implică includerea altor carbohidrați în proces.
Ca rezultat al cercetărilor de laborator, a fost posibilpentru a stabili că aproximativ 80% din fructoza care intră în corpul uman împreună cu alimentele este metabolizată în ficat. Aici are loc procesul de fosforilare a acestuia la fructoză-6-fosfat, enzima hexokinază acționează ca un catalizator pentru acest proces.
Acest proces este inhibat de glucoză.Compusul rezultat prin mai multe etape este transformat în glucoză, însoțit de eliminarea acidului fosforic. În plus, sunt posibile și transformările sale ulterioare în alți compuși organici care conțin fosfor.
Sub influența ATP și a fosfofructokinazei, fructoza-6-fosfatul va produce fructoză-1,6-difosfat.
Apoi, această substanță este metabolizată în etape,caracteristic glicolizei. Mușchii și ficatul conțin cetohexokinază, care poate accelera procesul de fosforilare a fructozei în compusul său care conține fosfor. Procesul nu este blocat de glucoză, iar fructoza-1-fosfatul rezultat este descompus prin acțiunea cetozei-1-fosfataldolazei în gliceraldehidă și dihidroxiacetonă fosfat. D-gliceraldehida sub influența triosokinazei intră în fosforilare, în cele din urmă sunt eliberate molecule de ATP și se obține fosfat de dihidroxiacetonă.
Anomalii congenitale
Biochimiștii au reușit să identifice unele congenitaleanomalii asociate cu metabolismul fructozei. Acest fenomen (fructozurie esențială) este asociat cu o deficiență biologică a conținutului enzimei cetohexokinazei din organism, prin urmare, toate procesele de descompunere a acestui carbohidrat sunt inhibate de glucoză. Consecința unei astfel de încălcări este acumularea de fructoză în sânge. Pentru fructoză, pragul renal este scăzut, astfel încât fructozuria poate fi detectată la concentrații de glucide din sânge de aproximativ 0,73 mmol / L.
Participarea la biosinteza galactozei
Galactoza intră în organism cu alimente,se descompune în tractul digestiv la glucoză și galactoză. În primul rând, acest carbohidrat este transformat în galactoză-1-fosfat, iar galactokinaza acționează ca un catalizator al procesului. Mai mult, are loc transformarea compusului care conține fosfor în glucoză-1-fosfat. În acest stadiu, se formează, de asemenea, uridină difosfogalactoză și UDP-glucoză. Etapele ulterioare ale procesului se desfășoară în conformitate cu o schemă similară cu defalcarea glucozei.
Pe lângă această cale de metabolizare a galactozei, este posibilă și a doua schemă. În primul rând, se formează, de asemenea, galactoză-1-fosfat, dar etapele ulterioare sunt asociate cu formarea de molecule UTP și glucoză-1-fosfat.
Printre numeroasele condiții patologice,asociat cu metabolismul glucidic, un loc special îl ocupă galactozemia. Acest fenomen este asociat cu o boală moștenită recesiv, în care glicemia crește din cauza galactozei și ajunge la 16,6 mmol / L. În același timp, practic nu există modificări ale nivelului de glucoză din sânge. Pe lângă galactoză, în astfel de cazuri, galactoza-1-fosfatul se acumulează și în sânge. Copiii cărora li s-a diagnosticat cu galactozemie au întârziere mintală și au, de asemenea, cataractă.
Pe măsură ce tulburările metabolismului glucidic crescscade, motivul este defalcarea galactozei de-a lungul celei de-a doua căi. Datorită faptului că biochimiștii au reușit să afle esența procesului în curs, a devenit posibil să se facă față problemelor legate de defalcarea incompletă a glucozei din organism.
