Šta proučava biohemija? Glikoliza je ozbiljan enzimski proces razgradnje glukoze koji se odvija u životinjskim i ljudskim tkivima bez upotrebe kisika. Biohemičari ga smatraju načinom za dobivanje mliječne kiseline i molekula ATP-a.
Definicija
Šta je aerobna glikoliza? Biohemija ovaj proces smatra jedinim procesom karakterističnim za žive organizme koji opskrbljuje energiju.
Upravo uz pomoć takvog procesa organizam životinja i ljudi je u stanju da obavlja određene fiziološke funkcije u određenom vremenskom periodu u uslovima nedovoljnog kiseonika.
Ako se proces razgradnje glukoze odvija uz učešće kiseonika, dolazi do aerobne glikolize.
Koja je njegova biohemija? Glikoliza se smatra prvim korakom u procesu oksidacije glukoze u vodu i ugljični dioksid.
Stranice istorije
Izraz "glikoliza" koristio je Lépin u kasnom devetnaestom vijeku za proces smanjenja glukoze u krvi koja je uklonjena iz cirkulatornog sistema. 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 ćelije.
specifičnosti procesa
Kako se glikoliza odvija? Biohemija je nauka u kojoj se ovaj proces smatra višestepenom reakcijom.
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 sistema, odnosno odvija se nepovratan hemijski proces.
Takav enzim kao što je heksokinaza djeluje kao katalizator za proces fosforilacije ne samo same D-glukoze, već i D-manoze, D-fruktoze. Osim heksokinaze, postoji još jedan enzim u jetri - glukokinaza, koja katalizuje proces fosforilacije jedne D-glukoze.
Druga faza
Kako moderna biohemija objašnjava drugu fazu ovog procesa? Glikoliza u ovoj fazi je tranzicija glukoza-6-fosfata pod uticajem heksoza fosfat izomeraze u novu supstancu - fruktozu-6-fosfat.
Proces se odvija u dva međusobno suprotna smjera, ne zahtijevaju kofaktore.
Treća faza
Povezan je sa fosforilacijom nastalog fruktoza-6-fosfata uz pomoć ATP molekula. Ubrzavač ovog procesa je enzim fosfofruktokinaza. Reakcijasmatra se ireverzibilnim, javlja se u prisustvu magnezijum katjona, smatra se sporo napredujućom fazom ove interakcije. Ona je ta koja je osnova za određivanje brzine glikolize.
Fosfofruktokinaza je jedan od predstavnika alosteričnih enzima. Inhibiraju ga molekuli ATP-a, stimulirani AMP i ADP. U slučaju dijabetesa, tokom gladovanja, kao i kod mnogih drugih stanja u kojima se masnoće konzumiraju u velikim količinama, sadržaj citrata u ćelijama tkiva raste nekoliko puta. U takvim uslovima, postoji značajna inhibicija pune aktivnosti fosfofruktokinaze od strane citrata.
Ako odnos ATP-a prema ADP-u dostigne značajne vrijednosti, fosfofruktokinaza je inhibirana, što pomaže u usporavanju glikolize.
Kako možete povećati glikolizu? Biohemija predlaže smanjenje faktora intenziteta za ovo. 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 nivoa enzima, uzrokujući ubrzanje procesa glikolize.
Četvrta faza
Enzim aldolaza je katalizator za ovaj dio glikolize. Zahvaljujući njemu dolazi do reverzibilnog cijepanja tvari na dvije fosfotrioze. U zavisnosti od vrednosti temperature, ravnoteža se uspostavlja na različitim nivoima.
Kako biohemija objašnjava šta se dešava? Glikoliza s povećanjem temperature teče u smjeru direktne 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 prisustvu NAD fosfata kao akceptora vodonika. To je neorgansko sredstvo koje uklanja vodonik iz gliceraldehida. Nastala 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 sa ostatka fosfata na ADP da bi se formirala 3-fosfoglicerinska kiselina i ATP.
U osmoj reakciji dolazi do intramolekularnog transfera fosfatne grupe, dok se uočava transformacija 3-fosfoglicerinske kiseline u 2-fosfoglicerat. Proces je reverzibilan, pa se za njegovu implementaciju koriste kationi magnezijuma.
2,3-difosfoglicerinska kiselina djeluje kao kofaktor za enzim u ovoj fazi.
Deveta reakcija uključuje tranziciju 2-fosfoglicerinske kiseline u fosfoenolpiruvat. Enzim enolaza, koji se aktivira kationima magnezija, 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.
Jedanaesta faza je povezana sa redukcijom pirogrožđane kiseline, dobijanjem mliječne kiseline. Ova konverzija zahtijeva učešće enzima laktat dehidrogenaze.
Kako možete zapisati glikolizu na opći način? Reakcije, o čijoj je biohemiji gore raspravljano, svode se na glikolitičku oksidoredukciju, praćenu stvaranjem ATP molekula.
Procesna vrijednost
Pogledali smo kako biohemija opisuje glikolizu (reakcije). Biološki značaj ovog procesa je dobijanje fosfatnih jedinjenja sa velikom rezervom energije. Ako se u prvoj fazi potroše dva molekula ATP-a, tada je faza povezana sa formiranjem četiri molekula ovog jedinjenja.
Koja je njegova biohemija? Glikoliza i glukoneogeneza su energetski efikasne: 2 molekula ATP-a čine 1 molekul glukoze. Promjena energije tokom formiranja dva molekula kiseline iz glukoze je 210 kJ/mol. 126 kJ odlazi u obliku toplote, 84 kJ se akumulira u fosfatnim vezama ATP-a. Terminalna veza ima energetsku vrijednost od 42 kJ/mol. Biohemija se bavi sličnim proračunima. Aerobna i anaerobna glikoliza imaju efikasnost 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 je blizu termodinamičke ravnoteže, tri procesa su povezana sa značajnim smanjenjem količine slobodne energije i smatraju se nepovratnim.
Šta je glukoneogeneza? Biohemija procesa se sastoji u razgradnji ugljikohidrata koja se odvija unekoliko faza. Svaki korak kontrolišu enzimi. Na primjer, u tkivima koja karakterizira aerobni metabolizam (tkiva srca, bubrezi) reguliraju ga izoenzimi LDH1 i LDH2. Inhibiraju ih male količine piruvata, zbog čega nije dozvoljena sinteza mliječne kiseline, a postiže se potpuna oksidacija acetil-CoA u ciklusu trikarboksilne kiseline.
Šta još karakteriše anaerobna glikoliza? Biohemija, na primjer, uključuje uključivanje drugih ugljikohidrata u proces.
Kao rezultat laboratorijskih istraživanja, ustanovljeno je da se oko 80% fruktoze koja ulazi u ljudski organizam 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, praćeno eliminacijom fosforne kiseline. Osim toga, moguće su njegove naknadne transformacije u druga organska jedinjenja koja sadrže fosfor.
Pod uticajem ATP-a i fosfofruktokinaze, fruktoza-6-fosfat će se pretvoriti u fruktozu-1,6-difosfat.
Tada se ova supstanca metabolizira kroz faze karakteristične za glikolizu. Mišići i jetra imaju ketoheksokinazu, koja može ubrzati proces fosforilacije fruktoze u njen spoj koji sadrži fosfor. Taj proces ne blokira glukoza, a nastali fruktoza-1-fosfat se pod utjecajem ketoza-1-fosfat aldolaze razlaže u gliceraldehid i dihidroksiaceton fosfat. D-gliceraldehid ispodpod uticajem triozokinaze ulazi u fosforilaciju, na kraju se oslobađaju ATP molekuli i dobija se dihidroksiaceton fosfat.
Urođene anomalije
Biohemičari su uspjeli identificirati neke urođene 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, bubrežni prag je nizak, tako da se fruktozurija može otkriti pri koncentracijama ugljikohidrata u krvi oko 0,73 mmol/L.
Učešće u biosintezi galaktoze
Galaktoza ulazi u organizam sa 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 se formiraju i uridin difosfogalaktoza i UDP-glukoza. Naredne faze procesa se odvijaju prema shemi sličnoj razgradnji glukoze.
Pored ovog puta metabolizma galaktoze, moguća je i druga šema. Prvo se takođe formira galaktoza-1-fosfat, ali su sledeći koraci povezani sa formiranjem 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, sakod kojih zbog galaktoze raste nivo šećera u krvi i dostiže 16,6 mmol/l. Istovremeno, praktički nema promjene u sadržaju glukoze u krvi. Osim galaktoze, u takvim slučajevima se 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 biohemičari uspjeli otkriti suštinu procesa koji je u toku, postalo je moguće rješavanje problema vezanih za nepotpunu razgradnju glukoze u tijelu.
