In hierdie artikel sal ons kyk hoe glukose geoksideer word. Koolhidrate is verbindings van die tipe polihidroksikarboniel, sowel as hul afgeleides. Kenmerkende kenmerke is die teenwoordigheid van aldehied- of ketoongroepe en ten minste twee hidroksielgroepe.
Volgens hul struktuur word koolhidrate in monosakkariede, polisakkariede, oligosakkariede verdeel.
monosakkariede
Monosakkariede is die eenvoudigste koolhidrate wat nie gehidroliseer kan word nie. Afhangende van watter groep in die samestelling teenwoordig is - aldehied of ketoon, word aldosisse geïsoleer (dit sluit in galaktose, glukose, ribose) en ketoses (ribulose, fruktose).
Oligosakkariede
Oligosakkariede is koolhidrate wat in hul samestelling van twee tot tien residue van monosakkariedoorsprong het, verbind deur glikosidiese bindings. Afhangende van die aantal monosakkariedresidue, word disakkariede, trisakkariede, ensovoorts onderskei. Wat word gevorm wanneer glukose geoksideer word? Dit sal later bespreek word.
Polisakkariede
Polisakkariedeis koolhidrate wat meer as tien monosakkariedresidue bevat wat deur glikosidiese bindings met mekaar verbind is. As die samestelling van die polisakkaried dieselfde monosakkariedresidue bevat, word dit 'n homopolisakkaried (byvoorbeeld stysel) genoem. As sulke residue anders is, dan met 'n heteropolisakkaried (byvoorbeeld heparien).
Wat is die belangrikheid van glukose-oksidasie?
Funksies van koolhidrate in die menslike liggaam
Koolhidrate voer die volgende hooffunksies uit:
- Energie. Die belangrikste funksie van koolhidrate, aangesien hulle dien as die hoofbron van energie in die liggaam. As gevolg van hul oksidasie word meer as die helfte van die energiebehoeftes van 'n persoon bevredig. As gevolg van die oksidasie van een gram koolhidrate word 16,9 kJ vrygestel.
- Reserwe. Glikogeen en stysel is 'n vorm van voedingstofberging.
- Struktuur. Sellulose en sommige ander polisakkariedverbindings vorm 'n sterk raamwerk in plante. Hulle, in kombinasie met lipiede en proteïene, is ook 'n komponent van alle selbiomembrane.
- Beskermend. Suur heteropolisakkariede speel die rol van 'n biologiese smeermiddel. Hulle voer die oppervlaktes van die gewrigte wat aan mekaar raak en vryf, die slymvliese van die neus, die spysverteringskanaal.
- Koagulant. 'n Koolhidraat soos heparien het 'n belangrike biologiese eienskap, naamlik dit voorkom bloedstolling.
- Koolhidrate is 'n bron van koolstof wat nodig is vir die sintese van proteïene, lipiede en nukleïensure.
Vir die liggaam is die hoofbron van koolhidrate dieetkoolhidrate - sukrose, stysel, glukose, laktose). Glukose kan in die liggaam self gesintetiseer word uit aminosure, gliserol, laktaat en piruvaat (glukoneogenese).
Glikolise
Glikolise is een van drie moontlike vorme van die glukose-oksidasieproses. In hierdie proses word energie vrygestel, wat vervolgens in ATP en NADH gestoor word. Een van sy molekules breek af in twee molekules piruvaat.
Die proses van glikolise vind plaas onder die werking van 'n verskeidenheid ensiematiese stowwe, dit wil sê katalisators van 'n biologiese aard. Die belangrikste oksideermiddel is suurstof, maar dit is opmerklik dat die proses van glikolise uitgevoer kan word in die afwesigheid van suurstof. Hierdie tipe glikolise word anaërobies genoem.
Anaërobiese tipe glikolise is 'n stapsgewyse proses van glukose-oksidasie. Met hierdie glikolise vind glukose-oksidasie nie heeltemal plaas nie. Dus, tydens die oksidasie van glukose, word slegs een molekule piruvaat gevorm. Wat energievoordele betref, is anaërobiese glikolise minder voordelig as aërobies. As suurstof egter die sel binnedring, kan anaërobiese glikolise in aërobies omgeskakel word, wat die volledige oksidasie van glukose is.
Meganisme van glikolise
Glikolise breek ses-koolstof-glukose af in twee molekules van drie-koolstof-piruvaat. Die hele proses word in vyf voorbereidende stadiums en nog vyf verdeel, waartydens ATP gestoor wordenergie.
Glikolise verloop dus in twee fases, wat elk in vyf fases verdeel word.
Fase 1 van die glukose-oksidasiereaksie
- Die eerste fase. Die eerste stap is glukosefosforilering. Sakkariedaktivering vind plaas deur fosforilering by die sesde koolstofatoom.
- Tweede fase. Daar is 'n proses van isomerisering van glukose-6-fosfaat. Op hierdie stadium word glukose omgeskakel na fruktose-6-fosfaat deur katalitiese fosfoglukoisomerase.
- Derde fase. Fosforilering van fruktose-6-fosfaat. Op hierdie stadium vind die vorming van fruktose-1,6-difosfaat (ook aldolase genoem) plaas onder die invloed van fosfofruktokinase-1. Dit is betrokke by die begeleiding van die fosforielgroep vanaf adenosientrifosforsuur na die fruktosemolekule.
- Die vierde fase. Op hierdie stadium vind die splitsing van aldolase plaas. As gevolg hiervan word twee triose fosfaatmolekules gevorm, veral ketoses en eldoses.
- Die vyfde stadium. Isomerisering van triosefosfate. Op hierdie stadium word gliseraldehied-3-fosfaat na die volgende stadiums van glukose-afbreek gestuur. In hierdie geval vind die oorgang van dihidroksiesetoonfosfaat na die vorm van gliseraldehied-3-fosfaat plaas. Hierdie oorgang word uitgevoer onder die werking van ensieme.
- Die sesde fase. Die proses van oksidasie van gliseraldehied-3-fosfaat. Op hierdie stadium word die molekule geoksideer en dan gefosforileer tot difosfogliseraat-1, 3.
- Sewende fase. Hierdie stap behels die oordrag van die fosfaatgroep van 1,3-difosfogliseraat na ADP. Die eindresultaat van hierdie stap is 3-fosfogliseraaten ATP.
Fase 2 - volledige oksidasie van glukose
- Die agtste stadium. Op hierdie stadium word die oorgang van 3-fosfogliseraat na 2-fosfogliseraat uitgevoer. Die oorgangsproses word uitgevoer onder die werking van 'n ensiem soos fosfogliseraatmutase. Hierdie chemiese reaksie van glukose-oksidasie gaan voort met die verpligte teenwoordigheid van magnesium (Mg).
- Die negende stadium. Op hierdie stadium vind dehidrasie van 2-fosfogliseraat plaas.
- Die tiende verhoog. Daar is 'n oordrag van fosfate wat verkry is as gevolg van die vorige stappe na PEP en ADP. Fosfoenulpirovaat word na ADP oorgedra. So 'n chemiese reaksie is moontlik in die teenwoordigheid van magnesium (Mg) en kalium (K) ione.
Onder aërobiese toestande kom die hele proses tot CO2 en H2O. Die vergelyking vir glukose-oksidasie lyk soos volg:
S6N12O6+ 6O2 → 6CO2+ 6H2O + 2880 kJ/mol.
Daar is dus geen ophoping van NADH in die sel tydens die vorming van laktaat uit glukose nie. Dit beteken dat so 'n proses anaërobies is, en dit kan voortgaan in die afwesigheid van suurstof. Dit is suurstof wat die finale elektronaannemer is wat deur NADH na die respiratoriese ketting oorgedra word.
In die proses om die energiebalans van die glikolitiese reaksie te bereken, moet in ag geneem word dat elke stap van die tweede fase twee keer herhaal word. Hieruit kan ons aflei dat twee ATP-molekules in die eerste stadium bestee word, en 4 ATP-molekules word tydens die tweede stadium deur fosforilering gevorm.substraat tipe. Dit beteken dat as gevolg van die oksidasie van elke glukosemolekule, die sel twee ATP-molekules ophoop.
Ons het gekyk na die oksidasie van glukose deur suurstof.
Anaërobiese glukose-oksidasieweg
Aërobiese oksidasie is 'n oksidasieproses waarin energie vrygestel word en wat voortgaan in die teenwoordigheid van suurstof, wat optree as die finale aanvaarder van waterstof in die respiratoriese ketting. Die skenker van waterstofmolekules is die gereduseerde vorm van koënsieme (FADH2, NADH, NADPH), wat tydens die tussenreaksie van substraatoksidasie gevorm word.
Die aërobiese digotome tipe glukose-oksidasieproses is die hoofweg van glukosekatabolisme in die menslike liggaam. Hierdie tipe glikolise kan in alle weefsels en organe van die menslike liggaam uitgevoer word. Die resultaat van hierdie reaksie is die splitsing van die glukosemolekule in water en koolstofdioksied. Die vrygestelde energie sal dan in ATP gestoor word. Hierdie proses kan rofweg in drie fases verdeel word:
- Die proses om 'n glukosemolekule in 'n paar pirodruivensuurmolekules om te skakel. Die reaksie vind plaas in die sel sitoplasma en is 'n spesifieke pad vir glukose afbreek.
- Die proses van vorming van asetiel-CoA as gevolg van oksidatiewe dekarboksilering van pirodruivensuur. Hierdie reaksie vind plaas in sellulêre mitochondria.
- Die proses van oksidasie van asetiel-KoA in die Krebs-siklus. Die reaksie vind plaas in sellulêre mitochondria.
In elke stadium van hierdie proses,verminderde vorme van koënsieme geoksideer deur ensiemkomplekse van die respiratoriese ketting. As gevolg hiervan word ATP gevorm wanneer glukose geoksideer word.
Vorming van koënsieme
Koënsieme, wat in die tweede en derde stadiums van aërobiese glikolise gevorm word, sal direk in die mitochondria van selle geoksideer word. Parallel hiermee het NADH, wat in die sel sitoplasma gevorm is tydens die reaksie van die eerste stadium van aërobiese glikolise, nie die vermoë om deur die mitochondriale membrane te penetreer nie. Waterstof word oorgedra vanaf sitoplasmiese NADH na sellulêre mitochondria via pendel-siklusse. Onder hierdie siklusse kan die hoof een onderskei word - malaat-aspartaat.
Dan, met die hulp van sitoplasmiese NADH, word oksaloasetaat tot malaat gereduseer, wat op sy beurt die sellulêre mitochondria binnegaan en dan geoksideer word om mitochondriale NAD te verminder. Oksaloasetaat keer terug na die sel sitoplasma as aspartaat.
Gewysigde vorme van glikolise
Glikolise kan ook gepaard gaan met die vrystelling van 1, 3 en 2, 3-bifosfogliserate. Terselfdertyd kan 2,3-bifosfogliseraat onder die invloed van biologiese katalisators terugkeer na die glikoliseproses, en dan die vorm daarvan na 3-fosfogliseraat verander. Hierdie ensieme speel 'n verskeidenheid rolle. Byvoorbeeld, 2,3-bifosfogliseraat, wat in hemoglobien voorkom, bevorder die oordrag van suurstof na weefsels, terwyl dit bydra tot die dissosiasie en afname in die affiniteit van suurstof en rooibloedselle.
Gevolgtrekking
Baie bakterieë kan die vorm van glikolise in sy verskillende stadiums verander. In hierdie geval is dit moontlik om hul totale aantal te verminder of hierdie stadiums te verander as gevolg van die werking van verskeie ensiematiese verbindings. Sommige van die anaërobe het die vermoë om koolhidrate op ander maniere te ontbind. Die meeste termofiele het net twee glikolitiese ensieme, veral enolase en piruvaatkinase.
Ons het gekyk hoe glukose in die liggaam geoksideer word.
