Biokemija: glikoliza. Reakcije, biološko značenje

Što biokemijska studija? Glikoliza je ozbiljan enzimski proces razgradnje glukoze, koji se javlja u tkivima životinja i ljudi bez upotrebe kisika. Biokemičari smatraju da je to način za dobivanje mliječne kiseline i ATP molekula.

definicija

Što je aerobna glikoliza? Biokemija vidi taj proces kao jedinstveni proces koji je karakterističan za žive organizme koji opskrbljuju energiju.

Upravo kroz taj proces tijelo životinja i ljudi može izvesti određene fiziološke funkcije u određenom vremenskom razdoblju pod uvjetima nedovoljnog kisika.

Ako se postupak podjele glukoze provodi uz sudjelovanje kisika, aerobna glikoliza nastavlja.

Koja je njegova biokemija? Glikoliza se smatra prvim stupnjem procesa oksidacije glukoze na vodu i ugljični dioksid.

Stranice povijesti

Pojam "glikoliza" koristio je Lepin krajem devetnaestog stoljeća za proces smanjenja glukoze u krvi, koji je povučen iz krvožilnog sustava. U nekim mikroorganizmima dolazi do fermentacijskih procesa, koji su analogni glikolizi. Za ovu transformaciju koristi se jedanaest enzima, od kojih se većina oslobađa u homogenom, visoko pročišćenom ili kristalnom obliku, njihova svojstva dobro su proučavana. Taj se proces odvija u staničnoj hialoplazmi.

Specifičnost procesa

Kako nastaje glikoliza? Biokemija je znanost u kojoj se ovaj proces promatra kao reakcija u više stupnjeva.

Prva enzimska reakcija glikolize, fosforilacija, povezana je s transferom na glukozu pomoću ATP ortofosfatnih molekula. Enzim heksokinaza djeluje kao katalizator u tom procesu.

Proizvodnja glukoza-6-fosfata u ovom procesu objašnjava se oslobađanjem značajne količine energije sustava, tj. Dolazi do irreverzibilnog kemijskog procesa.

Enzim poput heksokinaze djeluje kao katalizator za fosforilaciju ne samo D-glukoze nego i D-manoze, D-fruktoze. Uz heksokinazu, postoji još jedan enzim u glukokinazama jetre, koji katalizira fosforilaciju jedne D-glukoze.

Druga faza

Kako moderna biokemija objašnjava drugu fazu ovog procesa? Glikolize u ovoj fazi predstavlja prijelaz glukoza-6-fosfata pod utjecajem nove tvari geksozofosfatizomerazy - fruktoza-6-fosfat.

Postupak se nastavlja u dva međusobno suprotna smjera, ne zahtijeva kofaktore.

Treća faza

Povezan je s fosforilacijom fruktoza-6-fosfata formiranim ATP molekulama. Ubrzivač takvog procesa je enzim fosfofruktokinaza. Reakcija se smatra nepovratnim, pojavljuje se u prisutnosti magnezijskih kationa, smatra se sporom fazom ove interakcije. To je osnova za određivanje brzine glikolize.

Fosfofruktokinaza je jedan od predstavnika alosteričkih enzima. To je inhibirano ATP molekulama, potiče njegov AMP i ADP. U slučaju dijabetesa, tijekom gladovanja, kao iu mnogim drugim uvjetima u kojima se masti konzumiraju u velikim količinama, sadržaj citrata u tkivnim stanicama povećava se nekoliko puta. U takvim uvjetima, postoji značajna inhibicija pune aktivnosti fosfruktokinaznog citrata.

Ako omjer ATP-a do ADP-a dosegne značajne vrijednosti, postoji ugnjetavanje fosfofruktokinaze, što pridonosi usporavanju glikolize.

Kako mogu povećati glikolizu? Biokemija sugerira smanjenje faktora intenziteta za to. Na primjer, u disfunkcionalnom mišiću slaba aktivnost fosfofruktokinaze, ali povećava se koncentracija ATP-a.

Kada se koristi mišić, postoji značajna upotreba ATP-a, koja uzrokuje povećanje razine enzima, uzrokuje ubrzanje procesa glikolize.

Četvrta faza

Katalizator za ovaj dio glikolize je enzim aldolaza. Zbog toga dolazi do reverzibilnog cijepanja tvari u dvije fosfodijacije. Ovisno o temperaturi, ravnoteža se uspostavlja na različitim razinama.

Kako biokemija objašnjava što se događa? Glikoliza s porastom temperature teče prema izravnoj reakciji, čiji proizvod je gliceraldehid-3-fosfat i dihidroksiaceton fosfat.

Preostale faze

Peta faza je proces izomerizacije triizofosfata. Katalizator procesa je enzim trioza fosfat izomeraza.

Šesta reakcija u sažetom obliku opisuje pripravu 1,3-difosfoglicerne kiseline u prisutnosti vodika kao vodikovog akceptora NAD fosfata. To je anorgansko sredstvo koje cijepa vodik iz glicerida. Dobivena veza je nestabilna, ali bogata je energijom, a kada se digesti, dobiva se 1,3-difosfoglicerinska kiselina.

Sedmi korak katalizira fosfoglicerat kinaze, što uključuje prijenos energije fosfatne skupine na ADP da se formira 3-phosphoglyceric kiseline i ATP.

U osmoj reakciji, dolazi do intramolekularnog prijenosa fosfatne skupine, s konverzijom 3-fosfoglicerne kiseline u 2-fosfoglicerat. Postupak je reverzibilan, stoga se magnezij kationi koriste za njegovu primjenu.

Enzimski kofaktor u ovoj fazi je 2,3-difosfoglicerinska kiselina.

Deveta reakcija uključuje prelazak 2-fosfoglicerinske kiseline u fosfoenolpiruvat. Ubrzivač ovog procesa je Enolase enzim koji je aktiviran magnezij kationima, a inhibitor u ovom slučaju je fluorid.

Deseta reakcija nastavlja se s poremećajem veze i prijenosom energije fosfatnog ostatka na ADP iz fosfoenolpiruvinske kiseline.

Jedanaesta faza je povezana s redukcijom piruvinske kiseline, proizvodnjom mliječne kiseline. Za provedbu ove transformacije potrebno je enzim laktoza dehidrogenaze.

Kako je moguće napisati opću glikolizu? Reakcije, čija se biokemija smatra gore, smanjuju se na glikolitičku oksidacijsku destrukciju praćenu formiranjem ATP molekula.

Vrijednost procesa

Ispitali smo kako se opisuje biokemija glikolize (reakcije). Biološki značaj ovog procesa je proizvodnja fosfatnih spojeva s velikim energetskim rezervama. Ako se u prvoj fazi potroše dvije ATP molekule, stupanj je povezan s formiranjem četiri molekule dana spoja.

Koja je njegova biokemija? Glikoliza i glukoneogeneza imaju energetsku učinkovitost: 2 molekule ATP-a imaju 1 molekulu glukoze. Promjena energije u formiranju dvije molekule kiseline iz glukoze je 210 kJ / mol. 126 kJ ostavlja u obliku topline, 84 kJ se akumulira u fosfatnim vezama ATP. Terminalna veza ima energetsku vrijednost od 42 kJ / mol. Biokemija također bavi takvim izračunima. Aerobna i anaerobna glikoliza imaju učinkovitost od 0,4.

Zanimljive činjenice

Kao rezultat brojnih eksperimenata, moguće je utvrditi točne vrijednosti svake reakcije glikolize koja se javlja u netaknutim ljudskim eritrocitima. Osam reakcija glikolize blizu termodinamičke ravnoteže, tri su procesa povezana s značajnim smanjenjem količine slobodne energije, smatraju se nepovratnim.

Što je glukoneogeneza? Biokemija procesa sastoji se u podjeli ugljikohidrata, koji se odvija u nekoliko faza. Kontrola svake faze provodi enzimi. Na primjer, u tkivima za koje je karakterističan aerobni metabolizam (srce, bubrege) reguliraju se izoenzimi LDG1 i LDG2. Oni su inhibirani neznatnim količinama piruvata, zbog čega nije dopuštena sinteza mliječne kiseline, postiže se potpuna oksidacija acetil-CoA u ciklusu trikarboksilnih kiselina.

Što je još anaerobna glikoliza? Na primjer, biokemija podrazumijeva uključivanje drugih ugljikohidrata u proces.

Kao rezultat laboratorijskih istraživanja, bilo je moguće utvrditi da se oko 80% fruktoze, koja ulazi u ljudsko tijelo zajedno s hranom, metabolizira u jetri. Ovdje dolazi do procesa fosforilacije fruktoza-6-fosfata, katalizator tog procesa je enzim heksokinaza.

Ovaj proces inhibira glukozu. Rezultirajući spoj prevede se u glukozu nakon nekoliko faza, praćeno uklanjanjem fosforne kiseline. Štoviše, moguće su njegove kasnije transformacije u druge organske spojeve koji sadrže fosfor.

Pod utjecajem ATP i fosfofruktokinaze iz fruktoze-6-fosfata, dobit će se fruktoza-1,6-difosfat.

Zatim se ova tvar metabolizira prema stadijima karakterističnim za glikolizu. Mišića i jetre su sposobni ketogeksokinaza ubrzati fosforilaciju fruktoze u svojoj fosfornog spoja. Proces nije blokiran glukoza, fruktoza i dobivena-1-fosfat razgrađuje se pod utjecajem 1 ketoze fosfataldolazy u dihidroksiaceton i fosfata gliceraldehid. D-gliceraldehid izložena triozokinazy ulazi fosforilacije konačno dodijeljene ATP molekule i dobivenu dihidroksiaceton fosfat.

Kongenitalne anomalije

Biokemičari su mogli identificirati neke kongenitalne anomalije povezane s razmjenom fruktoze. Ovaj fenomen (bitno fructosuria) je povezana s biološkim nepovoljnom položaju na tijelo ketogeksokinazy enzima, ipak, svi postupci su inhibirani cijepanje glukoze ugljikohidrata. Posljedica takve povrede je akumulacija fruktoze u krvi. Za fruktoze bubrežnih prag je nizak, tako fructosuria moguće otkriti kada ugljikohidratni koncentracije u krvi od oko 0,73 mmol / L.

Sudjelovanje u biosintezi galaktoze

Galaktoza ulazi u tijelo zajedno s hranom koja se podijelila u probavnom traktu do glukoze i galaktoze. Prvo, ovaj ugljikohidrat se pretvara u galaktoza-1-fosfat, katalizator procesa je galaktokinaza. Nadalje, spoj koji sadrži fosfor prevodi se u glukoza-1-fosfat. U ovoj fazi se također formiraju uridina difosfoagalaktoza i UDP-glukoza. Sljedeće faze postupka prolaze prema shemi analognom cijepanju glukoze.

Pored ovog puta metabolizma galaktoze, moguće je i drugo shemu. Galaktoza-1-fosfat je također formiran prvi, ali kasniji koraci povezani su s formiranjem UTP i glukoza-1-fosfatnih molekula.

Među mnogim patološkim stanjima povezanim s metabolizmom ugljikohidrata, galaktosemija zauzima posebno mjesto. Taj je fenomen povezan s recesivno naslijedenom bolesti u kojoj se sadržaj šećera u krvi povećava zbog galaktoze i doseže 16,6 mmol / l. U ovom slučaju, praktički nema promjene u sadržaju glukoze u krvi. Pored galaktoze, u takvim slučajevima akumulira se u krvi i galaktoza-1-fosfatu. Djeca s dijagnozom galaktozemije imaju mentalnu retardaciju i također imaju katarakte.

Kako se poremećaj metabolizma ugljikohidrata povećava, uzrok je pojava cijepanja galaktoze duž druge staze. Zahvaljujući činjenici da su biokemičari uspjeli otkriti bit procesa koji je u tijeku, postalo je moguće rješavati probleme vezane uz nepotpuno cijepanje glukoze u tijelu.