Vad studerar biokemi? Glykolys är en allvarlig enzymatisk process av glukosnedbrytning som sker i djur- och mänskliga vävnader utan användning av syre. Det är han som av biokemister anses vara ett sätt att få fram mjölksyra- och ATP-molekyler.
Definition
Vad är aerob glykolys? Biokemin betraktar denna process som den enda processen som är karakteristisk för levande organismer som tillför energi.
Det är med hjälp av en sådan process som djurs och människors organismer kan utföra vissa fysiologiska funktioner under en viss tidsperiod under förhållanden med otillräckligt syre.
Om processen för glukosnedbrytning utförs med deltagande av syre, sker aerob glykolys.
Vad är dess biokemi? Glykolys anses vara det första steget i processen att oxidera glukos till vatten och koldioxid.
Historiksidor
Uttrycket "glykolys" användes av Lépin i slutet av artonhundratalet för processen att minska blodsockret som togs bort från cirkulationssystemet. Vissa mikroorganismer har fermenteringsprocesser som liknar glykolys. För sådantransformation använder elva enzymer, varav de flesta är isolerade i en homogen, mycket renad eller kristallin form, deras egenskaper är väl studerade. Denna process äger rum i cellens hyaloplasma.
Processdetaljer
Hur går glykolysen till? Biokemi är en vetenskap där denna process betraktas som en reaktion i flera steg.
Den första enzymatiska reaktionen av glykolys, fosforylering, är associerad med överföring av ortofosfat till glukos genom ATP-molekyler. Enzymet hexokinas fungerar som en katalysator i denna process.
Framställningen av glukos-6-fosfat i denna process förklaras av frigörandet av en betydande mängd energi i systemet, det vill säga en irreversibel kemisk process äger rum.
Ett sådant enzym som hexokinas fungerar som en katalysator för processen för fosforylering av inte bara D-glukos i sig utan även D-mannos, D-fruktos. Förutom hexokinas finns det ett annat enzym i levern - glukokinas, som katalyserar processen för fosforylering av en D-glukos.
Andra etappen
Hur förklarar modern biokemi det andra steget i denna process? Glykolys i detta skede är övergången av glukos-6-fosfat under påverkan av hexosfosfatisomeras till ett nytt ämne - fruktos-6-fosfat.
Processen fortsätter i två ömsesidigt motsatta riktningar, kräver inga kofaktorer.
Tredje etappen
Det är associerat med fosforyleringen av det resulterande fruktos-6-fosfatet med hjälp av ATP-molekyler. Acceleratorn för denna process är enzymet fosfofruktokinas. Reaktionanses irreversibel, det förekommer i närvaro av magnesiumkatjoner, anses det vara ett långsamt fortskridande stadium av denna interaktion. Det är hon som är grunden för att bestämma glykolyshastigheten.
Fosfofruktokinas är en av representanterna för allosteriska enzymer. Det hämmas av ATP-molekyler, stimuleras av AMP och ADP. När det gäller diabetes, under fasta, såväl som vid många andra tillstånd där fett konsumeras i stora mängder, ökar citratinnehållet i vävnadsceller flera gånger. Under sådana förhållanden finns det en signifikant hämning av fosfofruktokinas fullvärdiga aktivitet av citrat.
Om förhållandet mellan ATP och ADP når signifikanta värden hämmas fosfofruktokinas, vilket hjälper till att bromsa glykolysen.
Hur kan du öka glykolysen? Biokemi föreslår att intensitetsfaktorn för detta ska minskas. Till exempel, i en icke-fungerande muskel är aktiviteten av fosfofruktokinas låg, men koncentrationen av ATP ökar.
När muskeln arbetar, finns det en betydande användning av ATP, vilket orsakar en ökning av nivån av enzymet, vilket orsakar en acceleration av glykolysprocessen.
fjärde etappen
Enzymet aldolas är katalysatorn för denna del av glykolysen. Tack vare honom sker den reversibla uppdelningen av ämnet i två fosfotrioser. Beroende på temperaturvärdet etableras jämvikt på olika nivåer.
Hur förklarar biokemin vad som händer? Glykolys med ökande temperatur fortsätter i riktning mot en direkt reaktion, produktensom är glyceraldehyd-3-fosfat och dihydroxiacetonfosfat.
Övriga etapper
Det femte steget är processen för isomerisering av triosfosfater. Katalysatorn för processen är enzymet triosfosfatisomeras.
Den sjätte reaktionen i sammanfattande form beskriver produktionen av 1,3-difosforglycerinsyra i närvaro av NAD-fosfat som en väteacceptor. Det är detta oorganiska medel som tar bort väte från glyceraldehyd. Den resulterande bindningen är bräcklig, men den är rik på energi, och när den spjälkas erhålls 1,3-difosfoglycerinsyra.
Det sjunde steget, katalyserat av fosfoglyceratkinas, involverar överföring av energi från fosfatresten till ADP för att bilda 3-fosfoglycerinsyra och ATP.
I den åttonde reaktionen sker en intramolekylär överföring av fosfatgruppen, medan omvandlingen av 3-fosfoglycerinsyra till 2-fosfoglycerat observeras. Processen är reversibel, därför används magnesiumkatjoner för dess implementering.
2,3-difosfoglycerinsyra fungerar som en kofaktor för enzymet i detta skede.
Den nionde reaktionen innebär övergången av 2-fosfoglycerinsyra till fosfoenolpyruvat. Enolasenzymet, som aktiveras av magnesiumkatjoner, fungerar som en accelerator för denna process, och fluorid fungerar som en hämmare i detta fall.
Den tionde reaktionen fortsätter med brytning av bindningen och överföring av energin från fosfatresten till ADP från fosfoenolpyrodruvsyra.
Det elfte stadiet är förknippat med reduktionen av pyrodruvsyra, vilket ger mjölksyra. Denna omvandling kräver deltagande av enzymet laktatdehydrogenas.
Hur kan man skriva ner glykolys på ett allmänt sätt? Reaktioner, vars biokemi diskuterades ovan, reduceras till glykolytisk oxidoreduktion, åtföljd av bildningen av ATP-molekyler.
Processvärde
Vi tittade på hur biokemin beskriver glykolys (reaktioner). Den biologiska betydelsen av denna process är att få fram fosfatföreningar med en stor energireserv. Om två ATP-molekyler förbrukas i det första steget är steget associerat med bildningen av fyra molekyler av denna förening.
Vad är dess biokemi? Glykolys och glukoneogenes är energieffektiva: 2 ATP-molekyler står för 1 glukosmolekyl. Energiförändringen under bildandet av två syramolekyler från glukos är 210 kJ/mol. 126 kJ lämnar i form av värme, 84 kJ ackumuleras i fosfatbindningarna av ATP. Terminalbindningen har ett energivärde på 42 kJ/mol. Biokemi behandlar liknande beräkningar. Aerob och anaerob glykolys har en effektivitet på 0,4.
Intressanta fakta
Som ett resultat av många experiment var det möjligt att fastställa de exakta värdena för varje glykolysreaktion som inträffade i intakta mänskliga erytrocyter. Åtta reaktioner av glykolys är nära termodynamisk jämvikt, tre processer är förknippade med en signifikant minskning av mängden fri energi och anses vara irreversibla.
Vad är glukoneogenes? Biokemin i processen består i nedbrytningen av kolhydrater, som sker iflera etapper. Varje steg styrs av enzymer. Till exempel, i vävnader som kännetecknas av aerob metabolism (hjärtvävnader, njurar), regleras den av isoenzymer LDH1 och LDH2. De hämmas av små mängder pyruvat, som ett resultat av vilket syntesen av mjölksyra inte är tillåten, och fullständig oxidation av acetyl-CoA i trikarboxylsyracykeln uppnås.
Vad mer kännetecknar anaerob glykolys? Biokemi, till exempel, involverar inkludering av andra kolhydrater i processen.
Som ett resultat av laboratoriestudier fann man att cirka 80 % av fruktosen som kommer in i människokroppen med mat metaboliseras i levern. Här sker processen för dess fosforylering till fruktos-6-fosfat, enzymet hexokinas fungerar som en katalysator för denna process.
Denna process hämmas av glukos. Den resulterande föreningen omvandlas till glukos genom flera steg, åtföljd av eliminering av fosforsyra. Dessutom är dess efterföljande omvandlingar till andra fosforh altiga organiska föreningar möjliga.
Under påverkan av ATP och fosfofruktokinas kommer fruktos-6-fosfat att omvandlas till fruktos-1,6-difosfat.
Då metaboliseras detta ämne genom de stadier som är karakteristiska för glykolys. Musklerna och levern har ketohexokinas, vilket kan påskynda processen för fosforylering av fruktos till dess fosforh altiga förening. Processen blockeras inte av glukos, och det resulterande fruktos-1-fosfatet sönderdelas under påverkan av ketos-1-fosfataldolas till glyceraldehyd och dihydroxiacetonfosfat. D-glyceraldehyd underunder påverkan av triozokinas går det in i fosforylering, till slut frigörs ATP-molekyler och dihydroxiacetonfosfat erhålls.
Medfödda anomalier
Biokemister har kunnat identifiera några medfödda anomalier associerade med fruktosmetabolism. Detta fenomen (essentiell fruktosuri) är förknippat med en biologisk brist i innehållet av enzymet ketohexokinas i kroppen, därför hämmas alla processer för nedbrytning av denna kolhydrat av glukos. Konsekvensen av denna kränkning är ackumuleringen av fruktos i blodet. För fruktos är njurtröskeln låg, så fruktosuri kan upptäckas vid kolhydratkoncentrationer i blodet runt 0,73 mmol/L.
Deltagande i biosyntesen av galaktos
Galaktos kommer in i kroppen med mat, som bryts ner i matsmältningskanalen till glukos och galaktos. Först omvandlas denna kolhydrat till galaktos-1-fosfat, processen katalyseras av galaktokinas. Därefter omvandlas den fosforh altiga föreningen till glukos-1-fosfat. I detta skede bildas också uridindifosfogalaktos och UDP-glukos. De efterföljande stegen i processen fortsätter enligt ett schema som liknar nedbrytningen av glukos.
Förutom denna väg för galaktosmetabolism är ett andra schema också möjligt. Först bildas även galaktos-1-fosfat, men efterföljande steg är associerade med bildningen av UTP-molekyler och glukos-1-fosfat.
Bland de många patologiska tillstånd som är förknippade med kolhydratmetabolism intar galaktosemi en speciell plats. Detta fenomen är förknippat med en recessivt ärftlig sjukdom, meddär blodsockernivån stiger på grund av galaktos och når 16,6 mmol/l. Samtidigt sker praktiskt taget ingen förändring av innehållet av glukos i blodet. Förutom galaktos ackumuleras i sådana fall även galaktos-1-fosfat i blodet. Barn med diagnosen galaktosemi har mental retardation och har även grå starr.
När tillväxten av störningar i kolhydratmetabolismen minskar, är orsaken nedbrytningen av galaktos längs den andra vägen. Tack vare det faktum att biokemister lyckades ta reda på kärnan i den pågående processen blev det möjligt att hantera problem relaterade till den ofullständiga nedbrytningen av glukos i kroppen.
