Kaj proučuje biokemija? Glikoliza je resen encimski proces razgradnje glukoze, ki poteka v živalskih in človeških tkivih brez uporabe kisika. Biokemiki ga obravnavajo kot način za pridobivanje mlečne kisline in molekul ATP.
Definicija
Kaj je aerobna glikoliza? Biokemija obravnava ta proces kot edini proces, značilen za žive organizme, ki oskrbuje z energijo.
S pomočjo takega procesa je organizem živali in ljudi sposoben za določen čas opravljati določene fiziološke funkcije v pogojih pomanjkanja kisika.
Če proces razgradnje glukoze poteka s sodelovanjem kisika, pride do aerobne glikolize.
Kakšna je njegova biokemija? Glikoliza velja za prvi korak v procesu oksidacije glukoze v vodo in ogljikov dioksid.
Zgodovinske strani
Izraz "glikoliza" je Lépin uporabil v poznem devetnajstem stoletju za proces zniževanja glukoze v krvi, ki je bila odstranjena iz cirkulacijskega sistema. Nekateri mikroorganizmi imajo fermentacijske procese, ki so podobni glikolizi. Za taketransformacija uporablja enajst encimov, od katerih je večina izoliranih v homogeni, visoko prečiščeni ali kristalinični obliki, njihove lastnosti so dobro raziskane. Ta proces poteka v hialoplazmi celice.
Posebnosti postopka
Kako poteka glikoliza? Biokemija je znanost, v kateri se ta proces obravnava kot večstopenjska reakcija.
Prva encimska reakcija glikolize, fosforilacija, je povezana s prenosom ortofosfata na glukozo z molekulami ATP. Encim heksokinaza deluje kot katalizator v tem procesu.
Proizvodnja glukoza-6-fosfata v tem procesu je razložena s sproščanjem znatne količine energije v sistemu, to je, da pride do nepovratnega kemičnega procesa.
Takšen encim, kot je heksokinaza, deluje kot katalizator za proces fosforilacije ne samo D-glukoze, ampak tudi D-manoze, D-fruktoze. Poleg heksokinaze je v jetrih še en encim - glukokinaza, ki katalizira proces fosforilacije ene D-glukoze.
Druga stopnja
Kako sodobna biokemija pojasnjuje drugo stopnjo tega procesa? Glikoliza na tej stopnji je prehod glukoza-6-fosfata pod vplivom heksoza fosfat izomeraze v novo snov - fruktozo-6-fosfat.
Proces poteka v dveh medsebojno nasprotnih smereh, ne zahteva kofaktorjev.
tretja stopnja
Povezan je s fosforilacijo nastalega fruktozo-6-fosfata s pomočjo molekul ATP. Pospeševalec tega procesa je encim fosfofruktokinaza. Reakcijavelja za ireverzibilno, se pojavi v prisotnosti magnezijevih kationov, velja za počasi napredujočo fazo te interakcije. Prav ona je tista, ki je osnova za določanje stopnje glikolize.
fosfofruktokinaza je eden od predstavnikov alosteričnih encimov. Zavirajo ga molekule ATP, stimulirata AMP in ADP. Pri sladkorni bolezni se med postom, pa tudi pri mnogih drugih stanjih, pri katerih se maščobe zaužijejo v velikih količinah, vsebnost citrata v tkivnih celicah večkrat poveča. V takih pogojih citrat močno zavira popolno aktivnost fosfofruktokinaze.
Če razmerje med ATP in ADP doseže pomembne vrednosti, se fosfofruktokinaza inhibira, kar pomaga upočasniti glikolizo.
Kako lahko povečate glikolizo? Biokemija predlaga zmanjšanje faktorja intenzivnosti za to. Na primer, v nedelujoči mišici je aktivnost fosfofruktokinaze nizka, vendar se koncentracija ATP poveča.
Ko mišica deluje, pride do znatne uporabe ATP, kar povzroči zvišanje ravni encima, kar povzroči pospeševanje procesa glikolize.
Četrta stopnja
Encim aldolaza je katalizator za ta del glikolize. Zahvaljujoč njemu pride do reverzibilne cepitve snovi na dve fosfotriozi. Glede na temperaturno vrednost se ravnotežje vzpostavi na različnih ravneh.
Kako biokemija razloži, kaj se dogaja? Glikoliza z naraščajočo temperaturo poteka v smeri neposredne reakcije, produktaki je gliceraldehid-3-fosfat in dihidroksiaceton fosfat.
Druge etape
Peta faza je proces izomerizacije trioznih fosfatov. Katalizator procesa je encim trioza fosfat izomeraza.
Šesta reakcija v povzeti obliki opisuje proizvodnjo 1,3-difosforglicerinske kisline v prisotnosti NAD fosfata kot akceptorja vodika. To je anorgansko sredstvo, ki odstrani vodik iz gliceraldehida. Nastala vez je krhka, vendar je bogata z energijo in ko se razcepi, dobimo 1,3-difosfoglicerinsko kislino.
Sedmi korak, ki ga katalizira fosfoglicerat kinaza, vključuje prenos energije iz fosfatnega ostanka na ADP, da nastane 3-fosfoglicerinska kislina in ATP.
V osmi reakciji pride do intramolekularnega prenosa fosfatne skupine, medtem ko opazimo transformacijo 3-fosfoglicerinske kisline v 2-fosfoglicerat. Postopek je reverzibilen, zato se za njegovo izvedbo uporabljajo magnezijevi kationi.
2,3-difosfoglicerinska kislina na tej stopnji deluje kot kofaktor za encim.
Deveta reakcija vključuje prehod 2-fosfoglicerinske kisline v fosfoenolpiruvat. Encim enolaza, ki ga aktivirajo magnezijevi kationi, deluje kot pospeševalec tega procesa, fluor pa v tem primeru deluje kot zaviralec.
Deseta reakcija se nadaljuje s pretrganjem vezi in prenosom energije fosfatnega ostanka na ADP iz fosfoenolpiruvične kisline.
Enajsta stopnja je povezana z redukcijo pirovične kisline, pridobivanjem mlečne kisline. Ta pretvorba zahteva sodelovanje encima laktat dehidrogenaze.
Kako lahko na splošno zapišete glikolizo? Reakcije, katerih biokemija je bila obravnavana zgoraj, se reducira na glikolitično oksidoredukcijo, ki jo spremlja tvorba molekul ATP.
Vrednost postopka
Pregledali smo, kako biokemija opisuje glikolizo (reakcije). Biološki pomen tega procesa je pridobivanje fosfatnih spojin z veliko rezervo energije. Če se na prvi stopnji porabita dve molekuli ATP, je stopnja povezana s tvorbo štirih molekul te spojine.
Kakšna je njegova biokemija? Glikoliza in glukoneogeneza sta energetsko učinkoviti: 2 molekuli ATP predstavljata 1 molekulo glukoze. Sprememba energije pri tvorbi dveh kislinskih molekul iz glukoze je 210 kJ/mol. 126 kJ odide v obliki toplote, 84 kJ se nabere v fosfatnih vezi ATP. Končna vez ima energijsko vrednost 42 kJ/mol. Biokemija se ukvarja s podobnimi izračuni. Aerobna in anaerobna glikoliza imata učinkovitost 0,4.
Zanimiva dejstva
Kot rezultat številnih poskusov je bilo mogoče ugotoviti natančne vrednosti vsake reakcije glikolize, ki se pojavi v nepoškodovanih človeških eritrocitih. Osem reakcij glikolize je blizu termodinamičnega ravnotežja, trije procesi so povezani s pomembnim zmanjšanjem količine proste energije in veljajo za nepopravljive.
Kaj je glukoneogeneza? Biokemija procesa je razgradnja ogljikovih hidratov, ki poteka vveč stopenj. Vsak korak nadzorujejo encimi. Na primer, v tkivih, za katera je značilna aerobna presnova (tkiva srca, ledvice), jo uravnavata izoencima LDH1 in LDH2. Zavirajo jih majhne količine piruvata, zaradi česar ni dovoljena sinteza mlečne kisline, dosežena pa je popolna oksidacija acetil-CoA v ciklu trikarboksilne kisline.
Kaj je še značilno za anaerobno glikolizo? Biokemija, na primer, vključuje vključitev drugih ogljikovih hidratov v proces.
Kot rezultat laboratorijskih študij je bilo ugotovljeno, da se približno 80 % fruktoze, ki pride v človeško telo s hrano, presnovi v jetrih. Tukaj poteka proces njegove fosforilacije v fruktozo-6-fosfat, encim heksokinaza deluje kot katalizator tega procesa.
Ta proces zavira glukoza. Nastala spojina se v več fazah pretvori v glukozo, ki jo spremlja izločanje fosforne kisline. Poleg tega so možne njegove kasnejše pretvorbe v druge organske spojine, ki vsebujejo fosfor.
Pod vplivom ATP in fosfofruktokinaze se fruktoza-6-fosfat pretvori v fruktozo-1,6-difosfat.
Potem se ta snov presnovi skozi stopnje, značilne za glikolizo. Mišice in jetra imajo ketoheksokinazo, ki lahko pospeši proces fosforilacije fruktoze v njeno spojino, ki vsebuje fosfor. Procesa ne blokira glukoza, nastali fruktozo-1-fosfat pa se pod vplivom ketoza-1-fosfat aldolaze razgradi v gliceraldehid in dihidroksiaceton fosfat. D-gliceraldehid podpod vplivom triozokinaze vstopi v fosforilacijo, na koncu se sprostijo molekule ATP in dobimo dihidroksiaceton fosfat.
Prirojene anomalije
Biokemiki so uspeli odkriti nekatere prirojene anomalije, povezane s presnovo fruktoze. Ta pojav (esencialna fruktozurija) je povezan z biološko pomanjkanjem vsebnosti encima ketoheksokinaze v telesu, zato glukoza zavira vse procese razgradnje tega ogljikovega hidrata. Posledica te kršitve je kopičenje fruktoze v krvi. Za fruktozo je ledvični prag nizek, zato je fruktozurijo mogoče zaznati pri koncentracijah ogljikovih hidratov v krvi okoli 0,73 mmol/L.
Sodelovanje pri biosintezi galaktoze
Galaktoza vstopi v telo s hrano, ki se v prebavnem traktu razgradi na glukozo in galaktozo. Najprej se ta ogljikov hidrat pretvori v galaktozo-1-fosfat, proces katalizira galaktokinaza. Nato se spojina, ki vsebuje fosfor, pretvori v glukozo-1-fosfat. V tej fazi nastajata tudi uridin difosfogalaktoza in UDP-glukoza. Naslednje faze procesa potekajo po shemi, podobni razgradnji glukoze.
Poleg te poti presnove galaktoze je možna tudi druga shema. Najprej nastane tudi galaktoza-1-fosfat, vendar so naslednji koraki povezani s tvorbo UTP molekul in glukoza-1-fosfata.
Med številnimi patološkimi stanji, povezanimi s presnovo ogljikovih hidratov, zavzema posebno mesto galaktozemija. Ta pojav je povezan z recesivno dedno boleznijo, spri katerem se raven sladkorja v krvi zaradi galaktoze dvigne in doseže 16,6 mmol/l. Hkrati se vsebnost glukoze v krvi praktično ne spremeni. Poleg galaktoze se v takih primerih v krvi kopiči tudi galaktoza-1-fosfat. Otroci z diagnozo galaktozemija imajo duševno zaostalost in imajo tudi katarakto.
Ko se rast motenj presnove ogljikovih hidratov zmanjšuje, je razlog razgradnja galaktoze po drugi poti. Zahvaljujoč dejstvu, da je biokemikom uspelo ugotoviti bistvo potekajočega procesa, je postalo mogoče obravnavati težave, povezane z nepopolno razgradnjo glukoze v telesu.
