I den här artikeln kommer vi att titta på hur glukos oxideras. Kolhydrater är föreningar av typen polyhydroxikarbonyl, såväl som deras derivat. Karakteristiska egenskaper är närvaron av aldehyd- eller ketongrupper och minst två hydroxylgrupper.
I enlighet med sin struktur delas kolhydrater in i monosackarider, polysackarider, oligosackarider.
monosackarider
Monosackarider är de enklaste kolhydraterna som inte kan hydrolyseras. Beroende på vilken grupp som finns i kompositionen - aldehyd eller keton, isoleras aldoser (dessa inkluderar galaktos, glukos, ribos) och ketoser (ribulos, fruktos).
Oligosackarider
Oligosackarider är kolhydrater som i sin sammansättning har från två till tio rester av monosackarid-ursprung, sammanbundna med glykosidbindningar. Beroende på antalet monosackarider särskiljs disackarider, trisackarider och så vidare. Vad bildas när glukos oxideras? Detta kommer att diskuteras senare.
Polysackarider
Polysackariderär kolhydrater som innehåller mer än tio monosackaridrester sammankopplade med glykosidbindningar. Om polysackaridens sammansättning innehåller samma monosackaridrester, kallas det en homopolysackarid (till exempel stärkelse). Om sådana rester är olika, då med en heteropolysackarid (till exempel heparin).
Vad är betydelsen av glukosoxidation?
Funktioner av kolhydrater i människokroppen
Kolhydrater utför följande huvudfunktioner:
- Energi. Den viktigaste funktionen av kolhydrater, eftersom de fungerar som den huvudsakliga energikällan i kroppen. Som ett resultat av deras oxidation är mer än hälften av en persons energibehov tillfredsställda. Som ett resultat av oxidationen av ett gram kolhydrater frigörs 16,9 kJ.
- Reserv. Glykogen och stärkelse är en form av lagring av näringsämnen.
- Strukturell. Cellulosa och vissa andra polysackaridföreningar bildar ett starkt ramverk i växter. Dessutom är de, i kombination med lipider och proteiner, en komponent i alla cellbiomembran.
- Skyddande. Syra heteropolysackarider spelar rollen som ett biologiskt smörjmedel. De kantar ledernas ytor som berör och gnider mot varandra, näsans slemhinnor, matsmältningskanalen.
- Antikoagulant. En kolhydrat som heparin har en viktig biologisk egenskap, nämligen att den förhindrar blodpropp.
- Kolhydrater är en källa till kol som är nödvändig för syntesen av proteiner, lipider och nukleinsyror.
För kroppen är den huvudsakliga källan till kolhydrater kostkolhydrater - sackaros, stärkelse, glukos, laktos). Glukos kan syntetiseras i kroppen själv från aminosyror, glycerol, laktat och pyruvat (glukoneogenes).
Glykolys
Glykolys är en av tre möjliga former av glukosoxidationsprocessen. I denna process frigörs energi, som sedan lagras i ATP och NADH. En av dess molekyler bryts ner till två pyruvatmolekyler.
Glykolysprocessen sker under inverkan av en mängd olika enzymatiska ämnen, det vill säga katalysatorer av biologisk natur. Det viktigaste oxidationsmedlet är syre, men det är värt att notera att glykolysprocessen kan utföras i frånvaro av syre. Denna typ av glykolys kallas anaerob.
Glykolys av anaerob typ är en stegvis process av glukosoxidation. Med denna glykolys sker inte glukosoxidation helt. Under oxidationen av glukos bildas således endast en pyruvatmolekyl. När det gäller energifördelar är anaerob glykolys mindre fördelaktig än aerob. Men om syre kommer in i cellen kan anaerob glykolys omvandlas till aerob, vilket är den fullständiga oxidationen av glukos.
Glykolysmekanism
Glykolys bryter ner sexkolsglukos till två molekyler av trekolspyruvat. Hela processen är uppdelad i fem förberedande steg och fem till, under vilka ATP lagrasenergi.
Glykolysen fortgår alltså i två steg, som vart och ett är uppdelat i fem steg.
Steg 1 av glukosoxidationsreaktionen
- Första etappen. Det första steget är glukosfosforylering. Sackaridaktivering sker genom fosforylering vid den sjätte kolatomen.
- Andra etappen. Det finns en process för isomerisering av glukos-6-fosfat. I detta skede omvandlas glukos till fruktos-6-fosfat av katalytiskt fosfoglukoisomeras.
- Tredje etappen. Fosforylering av fruktos-6-fosfat. I detta skede sker bildningen av fruktos-1,6-difosfat (även kallad aldolas) under påverkan av fosfofruktokinas-1. Den är involverad i att följa fosforylgruppen från adenosintrifosforsyra till fruktosmolekylen.
- Fjärde etappen. I detta skede sker klyvningen av aldolas. Som ett resultat bildas två triosfosfatmolekyler, särskilt ketoser och eldoser.
- Femte etappen. Isomerisering av triosfosfater. I detta skede skickas glyceraldehyd-3-fosfat till nästa stadier av glukosnedbrytning. I detta fall sker övergången av dihydroxiacetonfosfat till formen av glyceraldehyd-3-fosfat. Denna övergång utförs under inverkan av enzymer.
- Den sjätte etappen. Processen för oxidation av glyceraldehyd-3-fosfat. I detta skede oxideras molekylen och fosforyleras sedan till difosfoglycerat-1, 3.
- Sjunde etappen. Detta steg involverar överföringen av fosfatgruppen från 1,3-difosfoglycerat till ADP. Slutresultatet av detta steg är 3-fosfoglyceratoch ATP.
Steg 2 - fullständig oxidation av glukos
- Åttonde etappen. I detta skede utförs övergången av 3-fosfoglycerat till 2-fosfoglycerat. Övergångsprocessen utförs under verkan av ett enzym såsom fosfoglyceratmutas. Denna kemiska reaktion av glukosoxidation fortskrider med den obligatoriska närvaron av magnesium (Mg).
- Nionde etappen. I detta skede sker uttorkning av 2-fosfoglycerat.
- Tionde etappen. Det sker en överföring av fosfater som erhållits som ett resultat av de tidigare stegen till PEP och ADP. Fosfoenulpyrovat överförs till ADP. En sådan kemisk reaktion är möjlig i närvaro av magnesium (Mg) och kalium (K) joner.
Under aeroba förhållanden kommer hela processen till CO2 och H2O. Ekvationen för glukosoxidation ser ut så här:
S6N12O6+ 6O2 → 6CO2+ 6H2O + 2880 kJ/mol.
Det sker alltså ingen ansamling av NADH i cellen under bildningen av laktat från glukos. Det betyder att en sådan process är anaerob, och den kan fortgå i frånvaro av syre. Det är syre som är den slutliga elektronacceptorn som överförs av NADH till andningskedjan.
I processen för att beräkna energibalansen för den glykolytiska reaktionen, måste det tas med i beräkningen att varje steg i det andra steget upprepas två gånger. Av detta kan vi dra slutsatsen att två ATP-molekyler förbrukas i det första steget, och 4 ATP-molekyler bildas under det andra steget genom fosforylering.substrattyp. Detta innebär att som ett resultat av oxidationen av varje glukosmolekyl, ackumulerar cellen två ATP-molekyler.
Vi tittade på oxidationen av glukos med syre.
Anaerob glukosoxidationsväg
Aerob oxidation är en oxidationsprocess där energi frigörs och som fortsätter i närvaro av syre, som fungerar som den slutliga acceptorn av väte i andningskedjan. Donatorn av vätemolekyler är den reducerade formen av koenzymer (FADH2, NADH, NADPH), som bildas under mellanreaktionen av substratoxidation.
Den aeroba dikotoma typen av glukosoxidationsprocessen är huvudvägen för glukoskatabolism i människokroppen. Denna typ av glykolys kan utföras i alla vävnader och organ i människokroppen. Resultatet av denna reaktion är uppdelningen av glukosmolekylen i vatten och koldioxid. Den frigjorda energin kommer sedan att lagras i ATP. Denna process kan grovt delas in i tre steg:
- Processen att omvandla en glukosmolekyl till ett par pyrodruvsyramolekyler. Reaktionen sker i cellens cytoplasma och är en specifik väg för nedbrytning av glukos.
- Processen för bildning av acetyl-CoA som ett resultat av oxidativ dekarboxylering av pyrodruvsyra. Denna reaktion äger rum i cellulära mitokondrier.
- Processen för oxidation av acetyl-CoA i Krebs-cykeln. Reaktionen sker i cellulära mitokondrier.
I varje steg av denna process,reducerade former av koenzymer oxiderade av enzymkomplex i andningskedjan. Som ett resultat bildas ATP när glukos oxideras.
Bildning av koenzymer
Koenzymer, som bildas i det andra och tredje stadiet av aerob glykolys, kommer att oxideras direkt i cellernas mitokondrier. Parallellt med detta har NADH, som bildades i cellcytoplasman under reaktionen av det första steget av aerob glykolys, inte förmågan att penetrera de mitokondriella membranen. Väte överförs från cytoplasmatisk NADH till cellulära mitokondrier via skyttelcykler. Bland dessa cykler kan den huvudsakliga särskiljas - malat-aspartat.
Sedan, med hjälp av cytoplasmatisk NADH, reduceras oxaloacetat till malat, som i sin tur går in i de cellulära mitokondrierna och sedan oxideras för att minska mitokondriell NAD. Oxaloacetat återgår till cellcytoplasman som aspartat.
Modifierade former av glykolys
Glykolys kan dessutom åtföljas av frisättning av 1, 3 och 2, 3-bifosfoglycerater. Samtidigt kan 2,3-bifosfoglycerat under påverkan av biologiska katalysatorer återgå till glykolysprocessen och sedan ändra sin form till 3-fosfoglycerat. Dessa enzymer spelar en mängd olika roller. Till exempel främjar 2,3-bifosfoglycerat, som finns i hemoglobin, överföringen av syre till vävnader, samtidigt som det bidrar till dissociationen och minskningen av affiniteten hos syre och röda blodkroppar.
Slutsats
Många bakterier kan ändra formen av glykolys i dess olika stadier. I detta fall är det möjligt att minska deras totala antal eller modifiera dessa stadier som ett resultat av verkan av olika enzymatiska föreningar. Vissa av de anaeroba har förmågan att bryta ner kolhydrater på andra sätt. De flesta termofiler har bara två glykolytiska enzymer, särskilt enolas och pyruvatkinas.
Vi tittade på hur glukos oxideras i kroppen.
