Биохимия: гликолиза. Реакции, биологично значение

Какво изследва биохимията? Гликолизата е сериозен ензимен процес на разграждане на глюкозата, който се среща в тъканите на животните и хората без използването на кислород. Той се счита от биохимиците за начин на получаване на молекули на млечна киселина и АТР.

дефиниция

Какво представлява аеробната гликолиза? Биохимията разглежда този процес като единствен процес, характерен за живите организми, които доставят енергия.

Чрез този процес тялото на животните и хората е способно да изпълнява определени физиологични функции за определен период от време при условия на недостатъчен кислород.

Ако процесът на разделяне на глюкозата се осъществява с участието на кислород, протича аеробна гликолиза.

Каква е неговата биохимия? Гликолизата се счита за първи етап на процеса глюкозно окисление към вода и въглероден диоксид.

Страници с история

Терминът "гликолиза" е използван от Лепин в края на деветнадесети век за процеса на намаляване на глюкозата в кръвта, който е изтеглен от кръвоносната система. В някои микроорганизми протичат ферментационни процеси, които са аналогични на гликолизата. За тази трансформация се използват единадесет ензима, повечето от които се освобождават в хомогенна, високо пречистена или кристална форма, чиито свойства са добре проучени. Този процес се осъществява в хиалоплазмата на клетката.

Специфичност на процеса

Как протича гликолизата? Биохимията е наука, в която този процес се разглежда като многоетапна реакция.

Първата ензимна реакция на гликолизата, фосфорилирането, е свързана с трансфера към глюкозата чрез молекули на АТР ортофосфат. Ензимът хексокиназа действа като катализатор в този процес.

Производството на глюкозо-6-фосфат в този процес се обяснява с освобождаването на значително количество енергия от системата, т.е. става необратим химичен процес.

Ензим като хексокиназата действа като катализатор за фосфорилирането не само на самата D-глюкоза, но и на D-манозата, D-фруктозата. В допълнение към хексокиназата има друг ензим в черния дроб - глюкокиназата, която катализира фосфорилирането на една D-глюкоза.

Вторият етап

Как съвременната биохимия обяснява втория етап от този процес? Гликолизата на този етап е преход на глюкоза-6-фосфат под въздействието на хексофосфат изомераза в ново вещество - фруктоза-6-фосфат.

Процесът протича в две противоположни посоки, не изисква кофактори.

Третият етап

Той се асоциира с фосфорилирането на фруктоза-6-фосфат, образуван с АТР молекули. Ускорител на такъв процес е ензима фосфофруктокиназа. Реакцията се счита за необратима, тя се случва в присъствието на магнезиеви катиони, се счита за бавно течаща фаза на това взаимодействие. Това е основата за определяне на скоростта на гликолизата.

Фосфофруктокиназата е един от представителите на алостеричните ензими. Той се инхибира от молекулите на АТР, стимулира неговата AMP и ADP. В случая на диабет, по време на гладуване, както и в много други условия, при които мазнините се консумират в големи количества, съдържанието на цитрат в тъканните клетки се увеличава няколко пъти. При такива условия има значително инхибиране на пълната активност на фосфофруктокиназа цитрат.

Ако съотношението на ATP към ADP достигне значителни стойности, съществува потискане на фосфофруктокиназата, което допринася за забавяне на гликолизата.

Как мога да увелича гликолизата? Биохимията предлага да се намали факторът на интензитета за това. Например при дисфункционален мускул се наблюдава ниска активност на фосфофруктокиназата, но концентрацията на АТФ се увеличава.

Когато се използва мускулът, има значително използване на АТР, което води до повишаване на нивото на ензима, което води до ускоряване на процеса на гликолиза.

Четвърта фаза

Катализаторът за тази част от гликолизата е ензимът алдолаза. Поради това се осъществява обратимо разцепване на веществото на две фосфориози. В зависимост от температурата, равновесието се установява на различни нива.

Как биохимията обяснява какво се случва? Гликолизата с повишаване на температурата тече към директна реакция, продуктът на която е глицералдехид-3-фосфат и дихидроксиацетон фосфат.

Останалите етапи

Петият етап е процесът на изомеризация на триизофосфатите. Катализаторът на метода е ензимната триоза фосфатна изомераза.

Шестата реакция в обобщена форма описва получаването на 1,3-дифосфоглицеринова киселина в присъствието на водород като водороден акцептор на NAD фосфат. Това неорганично средство разцепва водорода от глицералдедата. Получената връзка е нестабилна, но е богата на енергия и когато се усвоява, се получава 1,3-дифосфоглицеринова киселина.

Седмият етап се катализира от фосфоглицерат киназа, като включва енергийния трансфер на фосфатна част на ADP за да се образува 3-фосфо-глицерат и АТР.

В осмата реакция има вътрешномолекулен трансфер на фосфатната група с превръщането на 3-фосфоглицериновата киселина в 2-фосфоглицерат. Процесът е обратим, затова се използват магнезиеви катиони за неговото прилагане.

Ензимният кофактор на този етап е 2,3-дифосфоглицеринова киселина.

Деветата реакция включва прехода на 2-фосфоглицеринова киселина към фосфоенолпируват. Ускорител на този процес е Енолазен ензим, който се активира от магнезиеви катиони, а инхибиторът в този случай е флуорид.

Десетата реакция протича с разрушаването на връзката и прехвърлянето на енергията на фосфатния остатък в ADP от фосфоенолпирувинова киселина.

Единадесетият етап е свързан с намаляването на пирувиновата киселина, производството на млечна киселина. За да се извърши тази трансформация, е необходим ензим лактат дехидрогеназа.

Как е възможно да напишете обща гликолиза? Реакциите, чиято биохимия е разгледана по-горе, намаляват до гликолитична оксидоредукция, придружена от образуването на молекули на АТР.

Стойност на процеса

Ние изследвахме как се описва биохимията на гликолизата (реакциите). Биологичното значение на този процес е производството на фосфатни съединения с голям енергиен резерв. Ако в първия стадий са изразходвани две АТР молекули, етапът е свързан с образуването на четири молекули от даденото съединение.

Каква е неговата биохимия? Гликолизата и глюконеогенезата имат енергийна ефективност: 2 молекули от АТФ имат 1 молекула глюкоза. Енергийната промяна в образуването на две молекули на киселина от глюкозата е 210 kJ / mol. 126 kJ листа под формата на топлина, 84 kJ се акумулира във фосфатните връзки на АТР. Клемната връзка има енергийна стойност от 42 kJ / mol. Биохимията също така се занимава с такива изчисления. Гликолизата аеробна и анаеробна има ефективност от 0,4.

Интересни факти

В резултат на многобройни експерименти беше възможно да се установят точните стойности на всяка реакция на гликолиза, настъпваща в интактните човешки еритроцити. Осем реакции на гликолиза са близки до термодинамичното равновесие, три процеси са свързани със значително намаляване на количеството свободна енергия и се считат за необратими.

Какво представлява глюконеогенезата? Биохимията на процеса се състои в разделянето на въглехидратите, което се извършва на няколко етапа. Контролът на всеки етап се осъществява от ензими. Например, в тъканите, за които аеробният метаболизъм (сърце, бъбреци) е характерен, той се регулира от изоензимите LDG1 и LDG2. Те се инхибират от незначителни количества пируват, в резултат на което не се допуска синтез на млечна киселина, се постига пълно окисление на ацетил-СоА в цикъла на трикарбоксилните киселини.

Какво друго е анаеробната гликолиза? Биохимията, например, предполага включването на други въглехидрати в процеса.

В резултат на лабораторните изследвания е възможно да се установи, че около 80% фруктоза, която влиза в човешкото тяло заедно с храната, се метаболизира в черния дроб. Тук протича процесът на фосфорилиране на фруктоза-6-фосфат, катализаторът на този процес е ензима хексокиназа.

Този процес се инхибира от глюкозата. Полученото съединение се превръща в глюкоза след няколко етапа, придружени от елиминирането на фосфорната киселина. Нещо повече, последващите трансформации в други фосфорсъдържащи органични съединения също са възможни.

Под въздействието на АТФ и фосфофруктокиназата от фруктоза-6-фосфат ще се получи фруктоза-1,6-дифосфат.

След това това вещество се метаболизира на етапи, характерни за гликолизата. В мускулите и черния дроб има кетохексикиназа, която може да ускори процеса на фосфорилиране на фруктоза в съдържащото фосфор съединение. Процесът не е блокиран от глюкоза, фруктоза и получената-1-фосфат разлага под влиянието на 1-кетоза fosfataldolazy на дихидроксиацетон фосфат и глицералдехид. D-глицералдехид изложени triozokinazy влиза фосфорилиране в крайна сметка разпределени АТР молекулата и получава дихидроксиацетон фосфат.

Вродени аномалии

Биохимиците успяват да идентифицират някои вродени аномалии, свързани с обмяната на фруктоза. Това явление (есенциална fructosuria) е свързана с биологичната недостатък в ензима тяло ketogeksokinazy, обаче, всички процеси са инхибира разцепването на въглехидрати глюкоза. Последствията от такова нарушение са натрупването на фруктоза в кръвта. За фруктозата бъбречният праг е нисък, така че фруктосурията може да бъде открита при концентрации на въглехидрати в кръвта от около 0,73 mmol / l.

Участие в биосинтезата на галактозата

Галактозата влиза в тялото заедно с храна, която е разделена в храносмилателния тракт на глюкоза и галактоза. Първо, този въглехидрат се превръща в галактоза-1-фосфат, катализаторът на процеса е галактокиназа. Освен това съдържащото фосфор съединение се превръща в глюкоза-1-фосфат. На този етап също се образуват уридин дифосфогалактоза и UDP-глюкоза. Следващите етапи на процеса протичат по схема, аналогична на разцепването на глюкозата.

В допълнение към този път на галактозния метаболизъм е възможна втора схема. Галактозата-1-фосфат също се образува първо, но последващите етапи са свързани с образуването на UTP и глюкозо-1-фосфатни молекули.

Сред многото патологични състояния, свързани с метаболизма на въглехидратите, галактосемията заема специално място. Това явление се свързва с рецесивно наследено заболяване, при което съдържанието на захар в кръвта се повишава поради галактозата и достига 16,6 mmol / l. В този случай практически няма промяна в съдържанието на глюкоза в кръвта. В допълнение към галактозата, в такива случаи се натрупва в кръвта и галактоза-1-фосфат. Децата, които са диагностицирани с галактоземия, имат умствена изостаналост и също имат катаракта.

Тъй като нарушаването на въглехидратния метаболизъм се увеличава, причината е наличието на разделяне на галактозата по втория път. Благодарение на факта, че биохимиците успяха да открият същността на протичащия процес, стана възможно да се справят с проблемите, свързани с непълното разделяне на глюкозата в организма.