Što proučava biokemija? Glikoliza je ozbiljan enzimski proces razgradnje glukoze koji se događa u životinjskim i ljudskim tkivima bez upotrebe kisika. Biokemičari ga smatraju načinom za dobivanje mliječne kiseline i molekula ATP-a.
Definicija
Što je aerobna glikoliza? Biokemija ovaj proces smatra jedinim procesom karakterističnim za žive organizme koji opskrbljuje energiju.
Upravo uz pomoć takvog procesa organizam životinja i ljudi može obavljati određene fiziološke funkcije određeno vrijeme u uvjetima nedovoljne količine kisika.
Ako se proces razgradnje glukoze provodi uz sudjelovanje kisika, dolazi do aerobne glikolize.
Koja je njegova biokemija? Glikoliza se smatra prvim korakom u procesu oksidacije glukoze u vodu i ugljični dioksid.
Povijesne stranice
Izraz "glikoliza" koristio je Lépin u kasnom devetnaestom stoljeću za proces smanjenja glukoze u krvi koja je uklonjena iz krvožilnog sustava. Neki mikroorganizmi imaju procese fermentacije koji su slični glikolizi. Za takvetransformacija koristi jedanaest enzima, od kojih je većina izolirana u homogenom, visoko pročišćenom ili kristalnom obliku, njihova svojstva su dobro proučena. Ovaj proces se odvija u hijaloplazmi stanice.
Posebnosti procesa
Kako se glikoliza odvija? Biokemija je znanost u kojoj se ovaj proces smatra reakcijom u više faza.
Prva enzimska reakcija glikolize, fosforilacija, povezana je s prijenosom ortofosfata u glukozu pomoću ATP molekula. Enzim heksokinaza djeluje kao katalizator u ovom procesu.
Proizvodnja glukoza-6-fosfata u ovom procesu objašnjava se oslobađanjem značajne količine energije sustava, odnosno odvija se nepovratan kemijski proces.
Takav enzim kao što je heksokinaza djeluje kao katalizator procesa fosforilacije ne samo same D-glukoze, već i D-manoze, D-fruktoze. Osim heksokinaze, u jetri postoji još jedan enzim - glukokinaza, koja katalizira proces fosforilacije jedne D-glukoze.
Druga faza
Kako moderna biokemija objašnjava drugu fazu ovog procesa? Glikoliza u ovoj fazi je prijelaz glukoza-6-fosfata pod utjecajem heksoza fosfat izomeraze u novu tvar - fruktozo-6-fosfat.
Proces se odvija u dva međusobno suprotna smjera, ne zahtijeva kofaktore.
Treći stupanj
Povezan je s fosforilacijom nastalog fruktoza-6-fosfata uz pomoć ATP molekula. Ubrzavač ovog procesa je enzim fosfofruktokinaza. Reakcijasmatra se ireverzibilnim, javlja se u prisutnosti magnezijevih kationa, smatra se polaganim stadijem ove interakcije. Ona je ta koja je osnova za određivanje brzine glikolize.
Fosfofruktokinaza je jedan od predstavnika alosteričnih enzima. Inhibiraju ga molekule ATP-a, stimuliraju ga AMP i ADP. U slučaju dijabetesa, tijekom posta, kao i kod mnogih drugih stanja u kojima se masnoće konzumiraju u velikim količinama, sadržaj citrata u stanicama tkiva raste nekoliko puta. U takvim uvjetima, postoji značajna inhibicija pune aktivnosti fosfofruktokinaze citratom.
Ako omjer ATP-a i ADP-a dosegne značajne vrijednosti, fosfofruktokinaza je inhibirana, što pomaže usporiti glikolizu.
Kako možete povećati glikolizu? Biokemija predlaže smanjenje faktora intenziteta za to. Na primjer, u mišićima koji ne funkcioniraju, aktivnost fosfofruktokinaze je niska, ali se koncentracija ATP-a povećava.
Kada mišić radi, dolazi do značajne upotrebe ATP-a, što uzrokuje povećanje razine enzima, uzrokujući ubrzanje procesa glikolize.
Četvrta faza
Enzim aldolaza je katalizator za ovaj dio glikolize. Zahvaljujući njemu dolazi do reverzibilnog cijepanja tvari u dvije fosfotrioze. Ovisno o vrijednosti temperature, ravnoteža se uspostavlja na različitim razinama.
Kako biokemija objašnjava što se događa? Glikoliza s porastom temperature teče u smjeru izravne reakcije, produktakoji je gliceraldehid-3-fosfat i dihidroksiaceton fosfat.
Ostale faze
Peta faza je proces izomerizacije trioznih fosfata. Katalizator procesa je enzim trioza fosfat izomeraza.
Šesta reakcija u sažetom obliku opisuje proizvodnju 1,3-difosforglicerinske kiseline u prisutnosti NAD fosfata kao akceptora vodika. To je to anorgansko sredstvo koje uklanja vodik iz gliceraldehida. Rezultirajuća veza je krhka, ali je bogata energijom, a kada se rascijepi, dobije se 1,3-difosfoglicerinska kiselina.
Sedmi korak, kataliziran fosfoglicerat kinazom, uključuje prijenos energije s fosfatnog ostatka na ADP kako bi se formirala 3-fosfoglicerinska kiselina i ATP.
U osmoj reakciji dolazi do intramolekularnog prijenosa fosfatne skupine, dok se opaža transformacija 3-fosfoglicerinske kiseline u 2-fosfoglicerat. Proces je reverzibilan, stoga se za njegovu provedbu koriste kationi magnezija.
2,3-difosfoglicerinska kiselina djeluje kao kofaktor za enzim u ovoj fazi.
Deveta reakcija uključuje prijelaz 2-fosfoglicerinske kiseline u fosfoenolpiruvat. Enzim enolaza, koji je aktiviran magnezijevim kationima, djeluje kao akcelerator ovog procesa, a fluor u ovom slučaju djeluje kao inhibitor.
Deseta reakcija se nastavlja raskidanjem veze i prijenosom energije fosfatnog ostatka na ADP iz fosfoenolpirogrožđane kiseline.
Jedanaesti stupanj povezan je s redukcijom pirogrožđane kiseline, dobivanjem mliječne kiseline. Ova konverzija zahtijeva sudjelovanje enzima laktat dehidrogenaze.
Kako možete općenito zapisati glikolizu? Reakcije, o čijoj je biokemiji gore raspravljano, svode se na glikolitičku oksidoredukciju, popraćenu stvaranjem ATP molekula.
Vrijednost procesa
Pogledali smo kako biokemija opisuje glikolizu (reakcije). Biološki značaj ovog procesa je dobivanje fosfatnih spojeva s velikom rezervom energije. Ako se dvije molekule ATP-a potroše u prvoj fazi, tada je faza povezana s stvaranjem četiri molekule ovog spoja.
Koja je njegova biokemija? Glikoliza i glukoneogeneza su energetski učinkovite: 2 molekule ATP-a čine 1 molekulu glukoze. Promjena energije tijekom stvaranja dvije molekule kiseline iz glukoze iznosi 210 kJ/mol. 126 kJ odlazi u obliku topline, 84 kJ se nakuplja u fosfatnim vezama ATP-a. Završna veza ima energetsku vrijednost od 42 kJ/mol. Biokemija se bavi sličnim izračunima. Aerobna i anaerobna glikoliza imaju učinkovitost od 0,4.
Zanimljive činjenice
Kao rezultat brojnih eksperimenata, bilo je moguće utvrditi točne vrijednosti svake reakcije glikolize koja se javlja u netaknutim ljudskim eritrocitima. Osam reakcija glikolize blizu je termodinamičke ravnoteže, tri procesa su povezana sa značajnim smanjenjem količine slobodne energije i smatraju se nepovratnim.
Što je glukoneogeneza? Biokemija procesa sastoji se u razgradnji ugljikohidrata koja se odvija unekoliko faza. Svaki korak kontroliraju enzimi. Primjerice, u tkivima koja karakterizira aerobni metabolizam (tkiva srca, bubrezi) reguliraju ga izoenzimi LDH1 i LDH2. Inhibiraju ih male količine piruvata, zbog čega nije dopuštena sinteza mliječne kiseline, a postiže se potpuna oksidacija acetil-CoA u ciklusu trikarboksilne kiseline.
Što još karakterizira anaerobnu glikolizu? Biokemija, na primjer, uključuje uključivanje drugih ugljikohidrata u proces.
Kao rezultat laboratorijskih istraživanja, ustanovljeno je da se oko 80% fruktoze koja ulazi u ljudski organizam s hranom metabolizira u jetri. Ovdje se odvija proces njegove fosforilacije u fruktoza-6-fosfat, enzim heksokinaza djeluje kao katalizator za ovaj proces.
Ovaj proces inhibira glukoza. Dobiveni spoj se pretvara u glukozu kroz nekoliko faza, uz eliminaciju fosforne kiseline. Osim toga, moguće su njegove naknadne transformacije u druge organske spojeve koji sadrže fosfor.
Pod utjecajem ATP-a i fosfofruktokinaze, fruktoza-6-fosfat će se pretvoriti u fruktozo-1,6-difosfat.
Tada se ova tvar metabolizira kroz faze karakteristične za glikolizu. Mišići i jetra imaju ketoheksokinazu, koja može ubrzati proces fosforilacije fruktoze u njezin spoj koji sadrži fosfor. Taj proces ne blokira glukoza, a nastali fruktoza-1-fosfat se pod utjecajem ketoza-1-fosfat aldolaze razgrađuje u gliceraldehid i dihidroksiaceton fosfat. D-gliceraldehid podpod utjecajem triozokinaze ulazi u fosforilaciju, u konačnici se oslobađaju ATP molekule i dobiva se dihidroksiaceton fosfat.
kongenitalne anomalije
Biokemičari su uspjeli identificirati neke kongenitalne anomalije povezane s metabolizmom fruktoze. Ovaj fenomen (esencijalna fruktozurija) povezan je s biološkim nedostatkom sadržaja enzima ketoheksokinaze u tijelu, stoga su svi procesi razgradnje ovog ugljikohidrata inhibirani glukozom. Posljedica ovog kršenja je nakupljanje fruktoze u krvi. Za fruktozu je bubrežni prag nizak, pa se fruktozurija može otkriti pri koncentracijama ugljikohidrata u krvi oko 0,73 mmol/L.
Sudjelovanje u biosintezi galaktoze
Galaktoza ulazi u tijelo s hranom, koja se u probavnom traktu razgrađuje do glukoze i galaktoze. Prvo, ovaj ugljikohidrat se pretvara u galaktoza-1-fosfat, proces katalizira galaktokinaza. Zatim se spoj koji sadrži fosfor pretvara u glukoza-1-fosfat. U ovoj fazi također nastaju uridin difosfogalaktoza i UDP-glukoza. Sljedeće faze procesa odvijaju se prema shemi sličnoj razgradnji glukoze.
Osim ovog puta metabolizma galaktoze, moguća je i druga shema. Prvo se također formira galaktoza-1-fosfat, ali sljedeći koraci povezani su s stvaranjem UTP molekula i glukoza-1-fosfata.
Među brojnim patološkim stanjima povezanim s metabolizmom ugljikohidrata, galaktozemija zauzima posebno mjesto. Ovaj fenomen je povezan s recesivno nasljednom bolešću, su kojem se zbog galaktoze povećava razina šećera u krvi i doseže 16,6 mmol/l. Istodobno, praktički nema promjene u sadržaju glukoze u krvi. Osim galaktoze, u takvim se slučajevima u krvi nakuplja i galaktoza-1-fosfat. Djeca s dijagnozom galaktozemije imaju mentalnu retardaciju i također imaju kataraktu.
Kako se rast poremećaja metabolizma ugljikohidrata smanjuje, razlog je razgradnja galaktoze na drugom putu. Zahvaljujući činjenici da su biokemičari uspjeli otkriti bit procesa koji je u tijeku, postalo je moguće nositi se s problemima koji se odnose na nepotpunu razgradnju glukoze u tijelu.
