Biochemie: glykolýza. Reakce, biologický význam

Co zkoumá biochémie? Glykolýza je vážný enzymatický proces rozpadu glukózy, který se vyskytuje v tkáních zvířat a lidí bez použití kyslíku. Biochemisty považují za způsob získání molekul kyseliny mléčné a ATP.

Definice

Co je aerobní glykolýza? Biochemie považuje tento proces za jediný proces, který je charakteristický pro živé organismy, které dodávají energii.

Prostřednictvím tohoto procesu je tělo zvířat a lidí schopno provádět určité fyziologické funkce po určitou dobu v podmínkách nedostatečného kyslíku.

Pokud se proces dělení glukózy provádí za účasti kyslíku, probíhá aerobní glykolýza.

Jaká je jeho biochemie? Glykolýza je považována za první fázi procesu oxidace glukózy na vodu a oxid uhličitý.

Stránky historie

Termín "glykolýza" použil Lepin v pozdní devatenácté století pro proces snížení glukózy v krvi, který byl stažen z oběhového systému. U některých mikroorganismů dochází k fermentačním procesům, které jsou analogické glykolýze. Pro tuto transformaci se používá jedenáct enzymů, z nichž většina je uvolňována v homogenní, vysoce čištěné nebo krystalické formě, jejich vlastnosti byly dobře studovány. Tento proces probíhá v hyaloplazmu buňky.

Specificita procesu

Jak probíhá glykolýza? Biochemie je věda, ve které je tento proces považován za vícestupňovou reakci.

První enzymatická reakce glykolýzy, fosforylace, je spojena s přenosem glukózy na molekuly ATP ortofosfátu. Enzym hexokináza působí jako katalyzátor v tomto procesu.

Výroba glukóza-6-fosfátu v tomto procesu se vysvětluje uvolněním významného množství energie systému, to znamená, že probíhá nevratný chemický proces.

Enzym, jako je hexokináza, působí jako katalyzátor fosforylace nejen samotné D-glukózy, ale také D-manózy, D-fruktosy. Kromě hexokinas v játrech je jiný enzym - glukokinázy katalyzuje fosforylaci jednoho D-glukózy.

Druhá fáze

Jak moderní biochemie vysvětluje druhou fázi tohoto procesu? Glykolýza v tomto stadiu je přechodem glukóza-6-fosfátu pod vlivem hexosofosfát izomerázy v nové látce - fruktosa-6-fosfát.

Proces probíhá ve dvou vzájemně opačných směrech, nevyžaduje kofaktory.

Třetí etapa

Je spojena s fosforylací fruktózy-6-fosfátu vytvořeného za použití ATP molekul. Urychlovačem tohoto procesu je enzym fosfofruktokináza. Reakce se považuje za nevratnou, vyskytuje se v přítomnosti hořčíkových kationtů a je považována za pomalu tekoucí fázi této interakce. Je základem pro stanovení rychlosti glykolýzy.

Phosphofruktokináza je jedním ze zástupců alosterických enzymů. Je inhibována ATP molekulami, stimuluje její AMP a ADP. V případě diabetu, během hladování, stejně jako v mnoha dalších podmínkách, ve kterých jsou tuky spotřebovány ve velkých množstvích, se obsah citrátu v tkáňových buňkách zvyšuje několikanásobně. Za takových podmínek dochází k významné inhibici plné aktivity citrátu fosfofruktokinázy.

Pokud poměr ATP k ADP dosáhne významných hodnot, dochází k útlumu fosfofruktokinázy, což přispívá ke zpomalení glykolýzy.

Jak mohu zvýšit glykolýzu? Biochemie navrhuje snížit faktor intenzity pro toto. Například v dysfunkčním svalu je nízká aktivita fosfofruktokinázy, ale koncentrace ATP se zvyšuje.

Při použití svalu dochází k významnému použití ATP, které způsobuje zvýšení hladiny enzymu, způsobuje zrychlení procesu glykolýzy.

Čtvrtá fáze

Katalyzátorem této části glykolýzy je enzym aldoláza. Kvůli tomu dochází k reverzibilnímu štěpení látky na dvě fosfotriózy. V závislosti na teplotě je rovnováha stanovena na různých úrovních.

Jak biochémie vysvětluje, co se děje? Glykolýza se zvýšenou teplotou proudí směrem k přímému reakci, jehož produktem je glyceraldehyd-3-fosfát a dihydroxyaceton fosfát.

Zbývající etapy

Pátým stupněm je proces izomerace triisofosfátů. Katalyzát tohoto postupu je enzym triose fosfát izomeráza.

Šestá reakce v souhrnné formě popisuje přípravu kyseliny 1,3-difosfoglycerové v přítomnosti vodíku jako akceptoru NAD fosfátu vodíku. Toto anorganické činidlo odděluje vodík od glyceraldehydy. Výsledná vazba je nestabilní, ale je bohatá na energii a při štěpení se získá kyselina 1,3-difosfoglycerová.

Sedmý stupeň je katalyzován fosfoglycerátkinázou, která zahrnuje přenos energie fosfátovým zbytkem do ADP za vzniku kyseliny 3-fosfoglycerové a ATP.

V osmé reakci dochází k intramolekulárnímu přenosu fosfátové skupiny s konverzí kyseliny 3-fosfoglycerové na 2-fosfoglycerát. Proces je reverzibilní, proto se pro jeho realizaci používají kationty hořčíku.

Kofaktor enzymu v tomto stádiu je kyselina 2,3-difosfoglycerová.

Devátá reakce zahrnuje přechod kyseliny 2-fosfoglycerové na fosfoenolpyruvát. Urychlovač tohoto procesu je enzym Enolase, který je aktivován kationty hořčíku a inhibitorem je v tomto případě fluorid.

Desátá reakce probíhá narušením vazby a přenosem energie fosfátového zbytku na ADP z kyseliny fosfoenolpyruhové.

Jedenáctý stupeň je spojen s redukcí kyseliny pyrohroznové, produkcí kyseliny mléčné. K provedení této transformace je nutný enzym laktátdehydrogenázy.

Jak je možné zapsat obecnou glykolýzu? Reakce, jejichž biochemie byla shora uvedena, snižuje glykolytickou oxidoredukci doprovázenou tvorbou ATP molekul.

Hodnota procesu

Zkoumali jsme, jak biochémie glykolýzy (reakce) popisuje. Biologickým významem tohoto procesu je výroba fosfátových sloučenin s velkou energetickou rezervou. Pokud je v prvním stupni vyčerpáno dvě molekuly ATP, fáze je spojena s tvorbou čtyř molekul dané sloučeniny.

Jaká je jeho biochemie? Glykolýza a glukoneogeneze mají energetickou účinnost: 2 molekuly ATP mají 1 molekulu glukózy. Změna energie při tvorbě dvou molekul kyseliny z glukózy je 210 kJ / mol. 126 kJ listů ve formě tepla, 84 kJ se akumuluje ve fosfátových vazbách ATP. Připojení svorkovnice má energetickou hodnotu 42 kJ / mol. Biochemie se také zabývá těmito výpočty. Glykolýza aerobní a anaerobní mají účinnost 0,4.

Zajímavé fakty

V důsledku mnoha experimentů bylo možné stanovit přesné hodnoty každé reakce glykolýzy vyskytující se v intaktních lidských erytrocytech. Osm glykolýzových reakcí se blíží termodynamické rovnováze, tři procesy jsou spojeny s významným snížením množství volné energie a jsou považovány za nevratné.

Co je glukoneogeneze? Biochemie procesu spočívá v rozdělení sacharidů, které se dějí v několika fázích. Kontrola každého stupně se provádí enzymy. Například v tkáních, pro které je aerobní metabolismus (srdeční, ledvinový) charakteristický, je regulován izoenzymy LDG1 a LDG2. Jsou inhibovány malým množstvím pyruvátu, což není povoleno syntézy kyseliny mléčné dosaženo dokonalé oxidace acetyl-CoA v cyklu kyseliny trikarboxylové.

Co jiného je anaerobní glykolýza? Biochemie například znamená zahrnutí dalších sacharidů do procesu.

V důsledku laboratorních studií bylo možné zjistit, že asi 80% fruktózy, která vstupuje do lidského těla společně s jídlem, se metabolizuje v játrech. Zde se objevuje proces jeho fosforylace na fruktóza-6-fosfát, katalyzátorem tohoto procesu je enzym hexokináza.

Tento proces je inhibován glukózou. Výsledná sloučenina se převede na glukózu po několika stádiích, které jsou doprovázeny vyloučením kyseliny fosforečné. Navíc je možné jeho následné přeměny na jiné organické sloučeniny obsahující fosfor.

Pod vlivem ATP a fosfofruktokinázy z fruktózy-6-fosfátu se získá fruktóza-1,6-difosfát.

Poté se tato látka metabolizuje ve stupních, které jsou charakteristické pro glykolýzu. Ve svalech a játrech existuje ketohexokináza, která může urychlit proces fosforylace fruktózy ve sloučenině obsahující fosfor. Způsob není blokován glukózou a výsledná fruktóza-1-fosfát se rozpadá pod účinkem ketos-1-fosfatoldoldázy na glyceraldehyd a dihydroxyaceton fosfát. D-glyceraldehyd pod vlivem triozokinázy vstupuje do fosforylace, případně se uvolňují molekuly ATP a získá se dihydroxyacetonfosfát.

Vrozené anomálie

Biochemisté dokázali identifikovat některé vrozené anomálie spojené s výměnou fruktózy. Tento jev (základní fruktosurie) souvisí s biologickým deficitem v obsahu organismu v ketohexokináze, takže všechny procesy štěpení tohoto sacharidu jsou inhibovány glukózou. Důsledkem tohoto porušení je akumulace fruktózy v krvi. U fruktózy je prahová hodnota ledvin nízká, takže fruktosurie může být detekována při koncentracích uhlohydrátů v krvi přibližně 0,73 mmol / l.

Účast na biosyntéze galaktózy

Galaktóza vstupuje do těla spolu s potravinami, které jsou rozděleny v trávicím traktu na glukózu a galaktózu. Nejprve se tento sacharid převede na galaktózu-1-fosfát, katalyzátorem procesu je galakto-kináza. Dále se sloučenina obsahující fosfor převede na glukózo-1-fosfát. V této fázi se také tvoří uridin-difosfátová galaktóza a UDP-glukosa. Následující fáze postupu probíhají podle schématu analogického štěpení glukózy.

Navíc k této cestě metabolismu galaktózy je možná i druhá schéma. Také se nejdříve vytvoří galaktosa-1-fosfát, ale následné kroky jsou spojeny s tvorbou molekul UTP a glukosy-1-fosfátu.

Mezi mnoha patologickými stavy spojenými s metabolismem sacharidů zaujímá galaktozémie zvláštní místo. Tento jev je spojen s recesivně zděděným onemocněním, u kterého obsah cukru v krvi vzrůstá v důsledku galaktózy a dosahuje 16,6 mmol / l. V tomto případě prakticky neexistuje žádná změna obsahu glukózy v krvi. Kromě galaktózy se v takových případech akumuluje v krvi a galaktóza-1-fosfát. Děti, u kterých byla diagnostikována galaktozémie, mají mentální retardaci a také mají kataraktu.

Vzhledem k narušení metabolismu uhlohydrátů je příčinou výskytu rozštěpení galaktózy podél druhé cesty. Díky tomu, že biochemisté dokázali zjistit podstatu probíhajícího procesu, bylo možné řešit problémy související s neúplným rozštěpením glukózy v těle.