Що вивчає біохімія?Гліколіз - це серйозний ферментативний процес розпаду глюкози, який протікає в тканинах тварин і людини без використання кисню. Саме він розглядається биохимиками як спосіб отримання молочної кислоти і молекул АТФ.
визначення
Що собою являє аеробний гліколіз? Біохімія розглядає цей процес як єдиного процесу, характерного для живих організмів, який поставляє енергію.
Саме допомогою такого процесу організм тварині людини здатний протягом певного проміжку часу виконувати деякі фізіологічно функції в умовах недостатньої кількості кисню.
Якщо процес розщеплення глюкози здійснюється за участю кисню, протікає аеробний гліколіз.
Яка його біохімія? Гліколіз вважають першою стадією процесу окислення глюкози до води і вуглекислоти.
сторінки історії
Термін «гліколіз» був використаний Лєпіної в кінцідев'ятнадцятого століття для процесу зменшення глюкози в крові, яка була вилучена з кровоносної системи. У деяких мікроорганізмів протікають процеси бродіння, які аналогічні гликолизу. Для подібного перетворення використовується одинадцять ферментів, причому більша їх частина виділяється в гомогенному, високоочищеним або кристалічному вигляді, їх властивості добре вивчені. Протікає цей процес в гіалоплазме клітини.
специфіка процесу
Як протікає гліколіз? Біохімія - це наука, в якій цей процес розглядається як багатостадійна реакція.
Перша ферментативна реакція гліколізу, фосфорилювання, пов'язана з перенесенням на глюкозу молекулами АТФ ортофосфата. В якості каталізатора в цьому процесі виступає фермент гексокіназа.
Отримання глюкозо-6-фосфату в даному процесі пояснюється вивільненням істотної кількості енергії системи, тобто протікає необоротний хімічний процес.
Такий фермент, як гексокіназа, виступаєкаталізатором процесу фосфорилювання не тільки самої D-глюкози, а й D-манози, D-фруктози. Крім гексокінази, в печінці є ще один фермент - глюкокіназа, що каталізує процес фосфорилювання однієї D-глюкози.
Другий етап
Як пояснює другу стадію цього процесусучасна біохімія? Гліколіз на цьому етапі є перехід глюкозо-6-фосфату під впливом гексозофосфатізомерази в нову речовину - фруктозо-6-фосфат.
Процес протікає в двох взаємно зворотних напрямках, не вимагає кофакторов.
третя стадія
Вона пов'язана з фосфорилюванням утворюєтьсяфруктозо-6-фосфату за допомогою молекул АТФ. Прискорювачем такого процесу є фермент фосфофруктокінази. Реакція вважається незворотною, вона відбувається в присутності катіонів магнію, вважається повільно протікає стадією цієї взаємодії. Саме вона є основою для визначення швидкості гліколізу.
Фосфофруктокінази - це один з представниківаллостеріческіх ферментів. Вона відзначено зниження молекулами АТФ, стимулюють її АМФ і АДФ. У разі діабету, під час голодування, а також у багатьох інших станах, при яких у великих кількостях витрачаються жири, вміст цитрату в клітинах тканин зростає в кілька разів. У подібних умовах спостерігається істотне гальмування повноцінної діяльності фосфофруктокинази цитратом.
Якщо відношення АТФ до АДФ досягає істотних значень, відбувається пригнічення фосфофруктокинази, що сприяє уповільненню гліколізу.
Як можна збільшити гліколіз?Біохімія пропонує для цього знижувати коефіцієнт інтенсивності. Наприклад, в нефункціонуючої м'язі невисока активність фосфофруктокинази, а ось концентрація АТФ зростає.
При роботі м'язи спостерігається значне використання АТФ, що викликає підвищення рівня ферменту, викликає прискорення процесу гліколізу.
четвертий етап
Каталізатором цієї частини гліколізу єфермент альдолаза. Завдяки йому відбувається оборотне розщеплення речовини на дві фосфотріози. Залежно від значення температури відбувається встановлення рівноваги на різних рівнях.
Як пояснює те, що відбувається біохімія? Гліколіз при підвищенні температури протікає в бік прямої реакції, продуктом якої є глицеральдегид-3-фосфату і діоксиацетонфосфат.
решта стадії
П'ятим етапом вважають процес ізомеризації тріозофосфатов. Каталізатором процесу є фермент тріозофосфатізомерази.
Шоста реакція в сумарному вигляді описуєотримання 1,3-діфосфоргліцеріновой кислоти в присутності як акцептора водню фосфату НАД. Саме цей неорганічний агент отщепляет водень від гліцеральдегда. Отримана зв'язок нетривка, але вона багата енергією, а при розщепленні отримують 1,3-діфосфогліцеріноваую кислоту.
Сьома стадія каталізується фосфогліцераткинази, передбачає передачу енергії фосфатних залишком на АДФ з утворенням 3-фосфоглицериновой кислоти і АТФ.
У восьмий реакції йде внутрішньомолекулярне перенесенняфосфатної групи, при цьому спостерігається перетворення 3-фосфоглицериновой кислоти в 2-фосфогліцерат. Процес оборотний, тому для його здійснення використовують катіони магнію.
Кофактором ферменту на цьому етапі виступає 2,3-дифосфогліцеринова кислота.
Дев'ята реакція передбачає перехід2-фосфоглицериновой кислоти в фосфоенолпіруват. Прискорювачем цього процесу виступає фермент енолаза, яка активується катіонами магнію, а інгібітором в цьому випадку виступає фторид.
Десята реакція йде з розривом зв'язку і перекладом енергії фосфатного залишку на АДФ з фосфоєнолпіровіноградная кислоти.
Одинадцята стадія пов'язана з відновленням піровиноградної кислоти, отриманням молочної кислоти. Для здійснення цього перетворення необхідно участь ферменту лактатдегідрогенази.
Як можна в загальному вигляді записати гліколіз? Реакції, біохімія яких була розглянута вище, зводиться до гликолитической оксідоредукціі, що супроводжується утворенням молекул АТФ.
значення процесу
Ми розглянули, як описує біохімія гліколіз(Реакції). Біологічне значення даного процесу полягає в отриманні фосфатних сполук, що володіють великим запасом енергії. Якщо на першому етапі витрачаються дві молекули АТФ, то етап пов'язаний з утворенням чотирьох молекул даного з'єднання.
Какова его биохимия?Гліколіз і глюконеогенез мають енергетичну ефективність: на 2 молекули АТФ доводиться 1 молекула глюкози. Зміна енергії при утворенні з глюкози двох молекул кислоти становить 210 кДж / моль. 126 кДж йде у вигляді тепла, 84 кДж накопичується в фосфатних зв'язках АТФ. Кінцева зв'язок має значенням енергії 42 кДж / моль. Подібними розрахунками займається і біохімія. Гліколіз аеробний і анаеробний мають коефіцієнт корисної дії 0,4.
Цікаві факти
В результаті численних експериментів вдалосявстановити точні значення кожної реакції гліколізу, що протікає в інтактних еритроцитах людини. Вісім реакцій гліколізу близькі до термодинамічної рівноваги, три процесу пов'язані з істотним зниженням величини вільної енергії, вважаються незворотними.
Що таке глюконеогенез?Біохімія процесу полягає в розщепленні вуглеводу, що протікає в кілька стадій. Контроль за кожним етапом здійснюється ферментами. Наприклад, в тканинах, для яких характерний аеробний метаболізм (тканини серця, нирок), він регулюється ізоферментами ЛДГ1 і ЛДГ2. Вони ингибируются незначними кількостями пірувату, в результаті чого не допускається синтез молочної кислоти, досягається повне окислення ацетил-КоА в циклі трикарбонових кислот.
Чим ще характеризується гліколіз? Біохімія, наприклад, має на увазі включення в процес інших вуглеводів.
В результаті лабораторних досліджень вдалосявстановити, що близько 80% фруктози, яка потрапляє в людський організм разом з їжею, піддається метаболізму в печінці. Тут відбувається процес фосфорилювання її до фруктозо-6-фосфату, каталізатором цього процесу виступає фермент гексокіназа.
Відзначено зниження цей процес глюкозою.Одержана підключення через кілька стадій перетворюється в глюкозу, супроводжується відщепленням фосфорної кислоти. Крім того, можливі і наступні його перетворення в інші містять фосфор органічні сполуки.
Під впливом АТФ і фосфофруктокинази з фруктозо-6-фосфату буде виходити фруктозо-1,6-дифосфат.
Потім ця речовина метаболізується за стадіями,характерним для гліколізу. У м'язах і печінці є кетогексокіназа, здатна прискорювати процес фосфорилювання фруктози в її фосфоровмісних з'єднання. Процес не блокується глюкозою, а виходить фруктозо-1-фосфат розпадається під впливом кетозом-1-фосфатальдолази на глицеральдегид і дігідроксіацетонфосфат. D-глицеральдегид під впливом тріозокінази вступає в фосфорилирование, в кінцевому підсумку виділяються молекули АТФ і виходить дігідроксіацетонфосфат.
вроджені аномалії
Біохімікам вдалося виявити деякі вродженіаномалії, пов'язані з обміном фруктози. Дане явище (есенціальна фруктозурия) пов'язана з біологічним недоліком змісту в організмі ферменту кетогексокінази, тому всі процеси розщеплення цього вуглеводу гальмуються глюкозою. Наслідком такого порушення є накопичення в крові фруктози. Для фруктози нирковий поріг низький, тому фруктозурія вдається виявляти при концентраціях вуглеводу в крові близько 0,73 ммоль / л.
Участь в біосинтезі галактози
Галактоза надходить в організм разом з їжею,розщеплюється в травному тракті до глюкози і галактози. Спочатку цей вуглевод перетворюється в галактозо-1-фосфат, каталізатором процесу виступає галактокінази. Далі відбувається перетворення фосфорсодержащего з'єднання в глюкозо-1-фосфат. На цьому етапі також утворюється урідіндіфосфогалактоза і УДФ-глюкоза. Наступні стадії процесу протікають за схемою, аналогічною розщепленню глюкози.
Крім цього шляху метаболізму галактози, можлива й інша схема. Спочатку також утворюється галактозо-1-фосфат, але наступні етапи пов'язані з утворенням молекул УТФ і глюкозо-1-фосфату.
Серед численних патологічних станів,пов'язаних з вуглеводним обміном, особливе місце займає галактоземія. Це явище пов'язане з рецессивно спадкоємною захворюванням, при якому вміст в крові цукру підвищується через галактози і досягає 16,6 ммоль / л. При цьому практично не відбувається зміни вмісту в крові глюкози. Крім галактози, в таких випадках накопичується в крові і галактозо-1-фосфат. Діти, у яких виявлена галактоземія, мають розумову відсталість, а також є катаракту.
У міру зростання порушення вуглеводного обмінузнижуються, причиною є протікання розщеплення галактози іншим шляхом. Завдяки тому, що біохімікам вдалося з'ясувати суть того, що відбувається процесу, з'явилася можливість боротися з проблемами, що стосуються неповного розщеплення глюкози в організмі.
