Wat bestudeer biochemie? Glikolise is 'n ernstige ensiematiese proses van glukose-afbraak wat in dierlike en menslike weefsels plaasvind sonder die gebruik van suurstof. Dit is hy wat deur biochemici beskou word as 'n manier om melksuur- en ATP-molekules te verkry.
Definisie
Wat is aërobiese glikolise? Biochemie beskou hierdie proses as die enigste proses wat kenmerkend is van lewende organismes wat energie verskaf.
Dit is met behulp van so 'n proses dat die organisme van diere en mense in staat is om sekere fisiologiese funksies vir 'n sekere tydperk te verrig in toestande van onvoldoende suurstof.
As die proses van glukose-afbraak uitgevoer word met die deelname van suurstof, vind aërobiese glikolise plaas.
Wat is die biochemie daarvan? Glikolise word beskou as die eerste stap in die proses om glukose na water en koolstofdioksied te oksideer.
Geskiedenisbladsye
Die term "glikolise" is in die laat negentiende eeu deur Lépin gebruik vir die proses om bloedglukose wat uit die bloedsomloopstelsel verwyder is, te verminder. Sommige mikroörganismes het fermentasieprosesse wat soortgelyk is aan glikolise. Vir sulketransformasie gebruik elf ensieme, waarvan die meeste geïsoleer is in 'n homogene, hoogs gesuiwerde of kristallyne vorm, hul eienskappe is goed bestudeer. Hierdie proses vind plaas in die hialoplasma van die sel.
Prosesbesonderhede
Hoe verloop glikolise? Biochemie is 'n wetenskap waarin hierdie proses as 'n multi-stadium reaksie beskou word.
Die eerste ensiematiese reaksie van glikolise, fosforilering, word geassosieer met die oordrag van ortofosfaat na glukose deur ATP-molekules. Die ensiem heksokinase dien as 'n katalisator in hierdie proses.
Die produksie van glukose-6-fosfaat in hierdie proses word verklaar deur die vrystelling van 'n aansienlike hoeveelheid energie van die sisteem, dit wil sê, 'n onomkeerbare chemiese proses vind plaas.
So 'n ensiem soos heksokinase dien as 'n katalisator vir die proses van fosforilering van nie net D-glukose self nie, maar ook D-mannose, D-fruktose. Benewens heksokinase is daar nog 'n ensiem in die lewer - glukokinase, wat die proses van fosforilering van een D-glukose kataliseer.
Tweede fase
Hoe verklaar moderne biochemie die tweede fase van hierdie proses? Glikolise op hierdie stadium is die oorgang van glukose-6-fosfaat onder die invloed van heksose fosfaat-isomerase na 'n nuwe stof - fruktose-6-fosfaat.
Die proses verloop in twee teenoorgestelde rigtings, vereis nie kofaktore nie.
Derde fase
Dit word geassosieer met die fosforilering van die gevolglike fruktose-6-fosfaat met behulp van ATP-molekules. Die versneller van hierdie proses is die ensiem fosfofruktokinase. Reaksieword as onomkeerbaar beskou, dit kom voor in die teenwoordigheid van magnesiumkatione, dit word beskou as 'n stadig voortgaande stadium van hierdie interaksie. Dit is sy wat die basis is vir die bepaling van die tempo van glikolise.
Fosfofruktokinase is een van die verteenwoordigers van allosteriese ensieme. Dit word geïnhibeer deur ATP-molekules, gestimuleer deur AMP en ADP. In die geval van diabetes, tydens vas, sowel as in baie ander toestande waarin vette in groot hoeveelhede verbruik word, neem die sitraatinhoud in weefselselle verskeie kere toe. Onder sulke toestande is daar 'n beduidende inhibisie van die volwaardige aktiwiteit van fosfofruktokinase deur sitraat.
As die verhouding van ATP tot ADP beduidende waardes bereik, word fosfofruktokinase geïnhibeer, wat help om glikolise te vertraag.
Hoe kan jy glikolise verhoog? Biochemie stel voor om die intensiteitsfaktor hiervoor te verminder. Byvoorbeeld, in 'n nie-funksionele spier is die aktiwiteit van fosfofruktokinase laag, maar die konsentrasie van ATP neem toe.
Wanneer die spier werk, is daar 'n aansienlike gebruik van ATP, wat 'n toename in die vlak van die ensiem veroorsaak, wat 'n versnelling van die glikoliseproses veroorsaak.
Vierde verhoog
Die ensiem aldolase is die katalisator vir hierdie deel van glikolise. Danksy hom vind die omkeerbare verdeling van die stof in twee fosfotrioses plaas. Afhangende van die temperatuurwaarde, word ewewig op verskillende vlakke gevestig.
Hoe verduidelik biochemie wat aan die gebeur is? Glikolise met toenemende temperatuur verloop in die rigting van 'n direkte reaksie, die produkwat gliseraldehied-3-fosfaat en dihidroksiesetoonfosfaat is.
Ander stadiums
Die vyfde stadium is die proses van isomerisering van triosefosfate. Die katalisator vir die proses is die ensiem triose fosfaat-isomerase.
Die sesde reaksie in opsommende vorm beskryf die produksie van 1,3-difosforgliseriensuur in die teenwoordigheid van NAD-fosfaat as 'n waterstofontvanger. Dit is hierdie anorganiese middel wat waterstof uit gliseraldehied verwyder. Die gevolglike binding is broos, maar dit is ryk aan energie, en wanneer dit gesplits word, word 1,3-difosfogliseriensuur verkry.
Die sewende stap, gekataliseer deur fosfogliseraatkinase, behels die oordrag van energie vanaf die fosfaatresidu na ADP om 3-fosfogliseriensuur en ATP te vorm.
In die agtste reaksie vind 'n intramolekulêre oordrag van die fosfaatgroep plaas, terwyl die transformasie van 3-fosfogliseriensuur na 2-fosfogliseraat waargeneem word. Die proses is omkeerbaar, daarom word magnesiumkatione vir die implementering daarvan gebruik.
2,3-difosfogliseriensuur dien op hierdie stadium as 'n kofaktor vir die ensiem.
Die negende reaksie behels die oorgang van 2-fosfogliseriensuur na fosfoenolpiruvaat. Die enolase-ensiem, wat deur magnesiumkatione geaktiveer word, dien as 'n versneller van hierdie proses, en fluoried dien in hierdie geval as 'n inhibeerder.
Die tiende reaksie gaan voort met die breek van die binding en die oordrag van die energie van die fosfaatresidu na ADP vanaf fosfoenolpiruviensuur.
Die elfde stadium word geassosieer met die vermindering van pirodruivensuur, die verkryging van melksuur. Hierdie omskakeling vereis die deelname van die ensiem laktaatdehidrogenase.
Hoe kan jy glikolise op 'n algemene manier neerskryf? Reaksies, waarvan die biochemie hierbo bespreek is, word gereduseer tot glikolitiese oksidoreduksie, gepaardgaande met die vorming van ATP-molekules.
Proseswaarde
Ons het gekyk na hoe die biochemie glikolise (reaksies) beskryf. Die biologiese betekenis van hierdie proses is om fosfaatverbindings met 'n groot energiereserwe te verkry. As twee ATP-molekules in die eerste stadium spandeer word, word die stadium geassosieer met die vorming van vier molekules van hierdie verbinding.
Wat is die biochemie daarvan? Glikolise en glukoneogenese is energiedoeltreffend: 2 ATP-molekules is verantwoordelik vir 1 glukosemolekule. Die energieverandering tydens die vorming van twee suurmolekules uit glukose is 210 kJ/mol. 126 kJ blare in die vorm van hitte, 84 kJ versamel in die fosfaatbindings van ATP. Die terminale binding het 'n energiewaarde van 42 kJ/mol. Biochemie handel oor soortgelyke berekeninge. Aërobiese en anaërobiese glikolise het 'n doeltreffendheid van 0,4.
Interessante feite
As gevolg van talle eksperimente was dit moontlik om die presiese waardes van elke glikolise-reaksie wat in ongeskonde menslike eritrosiete voorkom, vas te stel. Agt reaksies van glikolise is naby aan termodinamiese ewewig, drie prosesse word geassosieer met 'n beduidende afname in die hoeveelheid vrye energie, en word as onomkeerbaar beskou.
Wat is glukoneogenese? Die biochemie van die proses bestaan uit die afbreek van koolhidrate, wat plaasvind inverskeie stadiums. Elke stap word deur ensieme beheer. Byvoorbeeld, in weefsels wat gekenmerk word deur aërobiese metabolisme (weefsels van die hart, niere), word dit gereguleer deur iso-ensieme LDH1 en LDH2. Hulle word deur klein hoeveelhede piruvaat geïnhibeer, as gevolg waarvan die sintese van melksuur nie toegelaat word nie, en die volledige oksidasie van asetiel-CoA in die trikarboksielsuursiklus word bereik.
Wat anders kenmerk anaërobiese glikolise? Biochemie behels byvoorbeeld die insluiting van ander koolhidrate in die proses.
As gevolg van laboratoriumstudies is gevind dat ongeveer 80% van die fruktose wat die menslike liggaam met voedsel binnedring, in die lewer gemetaboliseer word. Hier vind die proses van sy fosforilering na fruktose-6-fosfaat plaas, die ensiem heksokinase dien as 'n katalisator vir hierdie proses.
Hierdie proses word deur glukose geïnhibeer. Die resulterende verbinding word deur verskeie stadiums in glukose omgeskakel, gepaard met die uitskakeling van fosforsuur. Daarbenewens is die daaropvolgende transformasies daarvan in ander fosforbevattende organiese verbindings moontlik.
Onder die invloed van ATP en fosfofruktokinase sal fruktose-6-fosfaat in fruktose-1,6-difosfaat omgeskakel word.
Dan word hierdie stof gemetaboliseer deur die stadiums wat kenmerkend is van glikolise. Die spiere en lewer het ketoheksokinase, wat die proses van fosforilering van fruktose in sy fosforbevattende verbinding kan versnel. Die proses word nie deur glukose geblokkeer nie, en die gevolglike fruktose-1-fosfaat ontbind onder die invloed van ketose-1-fosfaataldolase in gliseraldehied en dihidroksiesetoonfosfaat. D-gliseraldehied onderonder die invloed van triozokinase gaan dit in fosforilering, uiteindelik word ATP-molekules vrygestel en word dihidroksasetoonfosfaat verkry.
Aangebore afwykings
Biochemici kon 'n paar aangebore afwykings identifiseer wat met fruktosemetabolisme geassosieer word. Hierdie verskynsel (essensiële fruktosurie) word geassosieer met 'n biologiese tekort aan die inhoud van die ensiem ketoheksokinase in die liggaam, daarom word alle prosesse van die afbreek van hierdie koolhidraat deur glukose geïnhibeer. Die gevolg van hierdie oortreding is die ophoping van fruktose in die bloed. Vir fruktose is die nierdrempel laag, dus kan fruktosurie by bloedkoolhidraatkonsentrasies rondom 0,73 mmol/L opgespoor word.
Deelname aan die biosintese van galaktose
Galaktose gaan die liggaam binne met voedsel, wat in die spysverteringskanaal afgebreek word na glukose en galaktose. Eerstens word hierdie koolhidraat in galaktose-1-fosfaat omgeskakel, die proses word deur galaktokinase gekataliseer. Vervolgens word die fosforbevattende verbinding omgeskakel na glukose-1-fosfaat. Op hierdie stadium word uridien difosfogalaktose en UDP-glukose ook gevorm. Die daaropvolgende stadiums van die proses verloop volgens 'n skema soortgelyk aan die afbreek van glukose.
Benewens hierdie weg van galaktosemetabolisme, is 'n tweede skema ook moontlik. Eerstens word galaktose-1-fosfaat ook gevorm, maar daaropvolgende stappe word geassosieer met die vorming van UTP-molekules en glukose-1-fosfaat.
Tussen die talle patologiese toestande wat met koolhidraatmetabolisme geassosieer word, neem galaktosemie 'n spesiale plek in. Hierdie verskynsel word geassosieer met 'n resessief oorgeërfde siekte, metwaarin die bloedsuikervlak as gevolg van galaktose styg en 16,6 mmol/l bereik. Terselfdertyd is daar feitlik geen verandering in die inhoud van glukose in die bloed nie. Benewens galaktose, in sulke gevalle, versamel galaktose-1-fosfaat ook in die bloed. Kinders wat met galaktosemie gediagnoseer is, het verstandelike gestremdheid en het ook katarakte.
Namate die groei van koolhidraatmetabolismeafwykings afneem, is die rede die afbreek van galaktose langs die tweede pad. Danksy die feit dat biochemici daarin geslaag het om die essensie van die voortdurende proses uit te vind, het dit moontlik geword om probleme te hanteer wat verband hou met die onvolledige afbreek van glukose in die liggaam.
