Biokemija: glikoliza. Reakcije, biološki pomen

Kaj študija biokemije? Glikoliza je resen encimatski proces razgradnje glukoze, ki se pojavlja v tkivih živali in ljudi brez uporabe kisika. Biokemisti smatrajo način pridobivanja mlečne kisline in ATP molekul.

Opredelitev

Kaj je aerobna glikoliza? Biokemija vidi ta proces kot edini proces, ki je značilen za žive organizme, ki oskrbujejo energijo.

S tem procesom je telo živali in ljudi sposobno za določen čas opravljati določene fiziološke funkcije v pogojih nezadostnega kisika.

Če postopek delitve glukoze poteka s sodelovanjem kisika, nadaljuje aerobna glikoliza.

Kakšna je njegova biokemija? Glikoliza se šteje za prvo stopnjo postopka oksidacija glukoze na vodo in ogljikov dioksid.

Strani zgodovine

Izraz "glikoliza" je Lepin v poznem devetnajstem stoletju uporabil za proces zniževanja glukoze v krvi, ki je bil umaknjen iz sistema za krvni obtok. V nekaterih mikroorganizmih pride do fermentacijskih procesov, ki so podobni glikolizi. Za to transformacijo uporabljamo enajst enzimov, ki se večinoma sproščajo v homogeni, zelo očiščeni ali kristalni obliki, njihove lastnosti so dobro proučene. Ta proces poteka v hialoplazmi celice.

Specifičnost procesa

Kako nadaljuje glikoliza? Biokemija je znanost, v kateri se ta proces obravnava kot večstopenjska reakcija.

Prva encimatska reakcija glikolize, fosforilacija, je povezana s prenosom na glukozo z ATP ortofosfatnimi molekulami. Encim heksokinaza deluje kot katalizator v tem procesu.

Proizvodnja glukoza-6-fosfata v tem procesu se razloži s sproščanjem znatne količine energije v sistemu, to je, da se odvija nepopravljiv kemični proces.

Encim, kot je heksokinaza, deluje kot katalizator za fosforilacijo ne samo D-glukoze, ampak tudi D-manoze, D-fruktoze. Poleg heksokinaze obstaja še en encim v jetrih - glukokinaza, ki katalizira fosforilacijo ene D-glukoze.

Druga stopnja

Kako sodobna biokemija pojasni drugo stopnjo tega procesa? Glikoliza na tej stopnji je prehod glukoza-6-fosfata pod vplivom heksosofosfatne izomeraze v novi snovi - fruktoza-6-fosfat.

Proces poteka v dveh medsebojno nasprotnih smereh, ne zahteva kofaktorjev.

Tretja stopnja

Povezan je s fosforilacijo fruktoze-6-fosfata, tvorjenega z uporabo ATP molekul. Pospeševalnik takega postopka je encim fosfofruktokinaza. Reakcija se šteje za nepovratno, se pojavlja v prisotnosti magnezijevih kationov, se šteje kot počasna toka te interakcije. To je osnova za določanje hitrosti glikolize.

Fosfofruktokinaza je eden od predstavnikov alosterskih encimov. To zavirajo ATP molekule, spodbujajo AMP in ADP. V primeru sladkorne bolezni, med postom in v številnih drugih pogojih, v katerih se maščobe porabijo v velikih količinah, vsebnost citrata v celicah tkiva naraste večkrat. V takih pogojih je pomembna inhibicija popolne aktivnosti fosfofruktokinaznega citrata.

Če razmerje med ATP in ADP doseže pomembne vrednosti, je prisotna zatiranje fosfofruktokinaze, kar prispeva k upočasnitvi glikolize.

Kako lahko povečam glikolizo? Biokemija predlaga zmanjšanje faktorja intenzitete za to. Na primer, v disfunkcionalni mišici je nizka aktivnost fosfofruktokinaze, vendar se koncentracija ATP poveča.

Ko se uporablja mišica, obstaja znatna uporaba ATP, kar povzroči zvišanje ravni encima in povzroči pospešitev procesa glikolize.

Četrta faza

Katalizator tega dela glikolize je encim aldolaza. Zaradi tega pride do reverzibilnega cepitve snovi v dve fosforiji. Glede na temperaturo se ravnovesje določi na različnih ravneh.

Kako biokemija pojasni, kaj se dogaja? Glikoliza z zvišanjem temperature prehaja v direktno reakcijo, katere produkt je gliceraldehid-3-fosfat in dihidroksiaceton fosfat.

Preostale faze

Peta faza je proces izomerizacije triizofosfatov. Katalizator procesa je encima tromozofosfatna izomeraza.

Šesta reakcija v povzetku opisuje pripravo 1,3-difosfoglicerinske kisline v prisotnosti vodika kot akceptorja vodika NAD-fosfata. To anorgansko sredstvo, ki cepi vodik iz gliceraldehde. Nastala vez je nestabilna, vendar je bogata z energijo, in ko jo prebavimo, dobimo 1,3-difosfoglicerično kislino.

Sedmo stopnjo katalizira fosfogliceratna kinaza, ki vključuje prenos energije s fosfatnim ostankom v ADP, da se tvori 3-fosfoglicerična kislina in ATP.

V osmi reakciji je intramolekularni prenos fosfatne skupine s pretvorbo 3-fosfoglicerinske kisline v 2-fosfoglicerat. Postopek je reverzibilen, zato se za njegovo izvedbo uporabljajo magnezijev kationi.

Encimski kofaktor na tej stopnji je 2,3-difosfoglicerična kislina.

Deveta reakcija vključuje prehod 2-fosfoglicerinske kisline v fosfoenolpruvat. Pospeševalnik tega postopka je enolazni encim, ki ga aktivirajo magnezijevi kationi, pri čemer je inhibitor v tem primeru fluorid.

Deseta reakcija se nadaljuje z motnjo vezave in prenosom energije fosfatnega ostanka v ADP iz fosfoenolpruve kisline.

Enajsta stopnja je povezana z zmanjšanjem piruvinske kisline, proizvodnjo mlečne kisline. Za izvedbo te transformacije je potreben encim laktat dehidrogenaza.

Kako je mogoče zapisati splošno glikolizo? Reakcije, katerih biokemija je bila obravnavana zgoraj, se zmanjšajo do glikolitične oksidoredukcije, skupaj s tvorbo ATP molekul.

Vrednost procesa

Preučili smo, kako opisuje biokemijo glikolize (reakcije). Biološki pomen tega procesa je proizvodnja fosfatnih spojin z veliko zalogo energije. Če se na prvi stopnji porabijo dve ATP molekuli, je stopnja povezana s tvorbo štirih molekul dane spojine.

Kakšna je njegova biokemija? Glikoliza in glukoneogeneza sta energetska učinkovitost: 2 molekuli ATP imajo 1 molekulo glukoze. Energijska sprememba pri nastajanju dveh molekul kisline iz glukoze je 210 kJ / mol. 126 kJ listov v obliki toplote, 84 kJ se nabira v fosfatnih vezeh ATP. Priključek terminala ima energijsko vrednost 42 kJ / mol. Biokemija se ukvarja tudi s takimi izračuni. Aerobna in anaerobna glikoliza imata učinkovitost 0,4.

Zanimiva dejstva

Zaradi številnih eksperimentov je bilo mogoče ugotoviti natančne vrednosti vsake reakcije glikolize, ki se pojavljajo v nedotaknjenih človeških eritrocitih. Osem reakcij glikolize sta blizu termodinamičnega ravnovesja, trije procesi so povezani z znatnim zmanjšanjem količine proste energije, se štejejo za nepovratne.

Kaj je glukoneogeneza? Biokemija procesa je razdelitev ogljikovih hidratov, ki poteka v več fazah. Kontrolo vsake faze izvajajo encimi. Na primer, v tkivih, za katere je značilna aerobna metabolizacija (srce, ledvice), jih uravnavajo izoencimi LDG1 in LDG2. So inhibira z majhnimi količinami piruvata, zaradi česar niso dovoljeni sintezo mlečne kisline doseženo popolno oksidacijo acetil-CoA v ciklu trikarboksilnih kisline.

Kaj je še anaerobna glikoliza? Biokemija, na primer, vključuje vključitev drugih ogljikovih hidratov v proces.

Kot rezultat laboratorijskih študij je bilo mogoče ugotoviti, da približno 80% fruktoze, ki vstopi v človeško telo skupaj s hrano, presnavlja v jetrih. Tu se pojavi proces fosforilacije fruktoze-6-fosfata, katalizator tega procesa pa je encim heksokinaza.

Ta postopek zavira glukoza. Nastala spojina se pretvori v glukozo po več stopnjah, skupaj z izločanjem fosforne kisline. Poleg tega so možne tudi njegove naknadne preobrazbe v druge organske spojine, ki vsebujejo fosfor.

Pod vplivom ATP in fosfofruktokinaze iz fruktoze-6-fosfata bo pridobljen fruktoza-1,6-difosfat.

Nato se ta snov presnovi v skladu s fazami, značilnimi za glikolizo. V mišicah in jetrih je ketoheksokinaza, ki lahko pospeši proces fosforilacije fruktoze v svoji spojini, ki vsebuje fosfor. Proces ne blokira glukoza in nastali fruktozni-1-fosfat se razgrajuje pod delovanjem ketoze-1-fosfatodolaze na gliceraldehid in dihidroksiaceton fosfat. D-gliceraldehid pod vplivom triozokinaze vstopi v fosforilacijo, sčasoma se sproščajo molekule ATP in dobimo dihidroksiaceton fosfat.

Vročinske anomalije

Biokemisti so lahko prepoznali nekatere prirojene anomalije, povezane z izmenjavo fruktoze. Ta pojav (esencialna fruktozurija) je povezan z biološko pomanjkljivostjo v telesnem vsebniku encima ketoheksokinaze, tako da se vsi procesi cepljenja tega ogljikovega hidrata zavirajo z glukozo. Posledica takšne kršitve je kopičenje fruktoze v krvi. Za fruktozo je ledvični prag nizek, zato je fruktosurija mogoče zaznati pri koncentracijah ogljikovih hidratov v krvi okoli 0,73 mmol / l.

Sodelovanje pri biosintezi galaktoze

Galaktoza vstopi v telo skupaj s hrano, ki je razdeljena v prebavni trakt na glukozo in galaktozo. Prvič, ta ogljikov hidrat pretvorimo v galaktozo-1-fosfat, katalizator postopka je galaktokinaza. Nadalje se spojina, ki vsebuje fosfor, pretvori v glukozo-1-fosfat. Na tej stopnji se oblikujejo tudi uridin difosfogalaktoza in UDP-glukoza. Naslednje faze postopka se nadaljujejo po shemi, ki je analogna cepitvi glukoze.

Poleg te poti metabolizma galaktoze je možna tudi druga shema. Najprej se oblikuje tudi galaktoza-1-fosfat, poznejši koraki pa so povezani s tvorbo molekul UTP in glukoze-1-fosfata.

Med mnogimi patološkimi stanji, povezanimi z metabolizmom ogljikovih hidratov, ima galaktosemija posebno mesto. Ta pojav je povezan z recesivno dedno boleznijo, pri kateri se vsebnost sladkorja v krvi dvigne zaradi galaktoze in doseže 16,6 mmol / l. V tem primeru praktično ni sprememb v vsebnosti glukoze v krvi. Poleg galaktoze se v takih primerih kopiči v krvi in ​​galaktozo-1-fosfat. Otroci, ki so bili diagnosticirani s galaktosemijo, imajo duševno zaostajanje in imajo tudi katarakte.

Ker se motnja presnove ogljikovih hidratov poveča, je vzrok pojava delitve galaktoze vzdolž druge poti. Zahvaljujoč dejstvu, da so biokemisti uspeli ugotoviti bistvo potekajočega procesa, je postalo mogoče obravnavati težave, povezane z nepopolnim deljenjem glukoze v telesu.