Gluck yra profesionalas (iš graikų. Glykys - saldus), vynuogių cukrus, dekstrozė; angliavandeniai, labiausiai paplitę gamtoje; reiškia heksozes, t. y. monosacharidus, turinčius 6 anglies atomus. Bespalviai kristalai, tpl 146,5 ° C Gerai tirpsta vandenyje. Gliukozės tirpale yra molekulių, esančių formoje ir b formoje; pusiausvyra pasiekiama, kai šių formų santykis yra 37% ir 63%. Gliukozė yra optiškai aktyvi, sukasi poliarizuotą spindulį į dešinę. -Gliukozė yra būtinas visų gyvų organizmų komponentas, nuo virusų iki aukštesnių augalų ir stuburinių (įskaitant žmones); Jis yra įvairių junginių komponentas, nuo sacharozės, celiuliozės ir krakmolo iki tam tikrų glikoproteinų ir virusinės ribonukleino rūgšties. Daugeliui bakterijų gliukozė yra vienintelis energijos šaltinis. Gliukozė dalyvauja daugelyje metabolinių reakcijų.
Žmogaus gliukozės kiekis kraujyje yra apie 100 mg%, jį reguliuoja neurohumoralinis kelias (žr. Angliavandenių apykaitą). Gliukozės kiekio sumažėjimas (žr. Hipoglikemiją) iki 40 mg% sukelia drastišką centrinės nervų sistemos sutrikimą. Pagrindiniai gliukozės panaudojimo būdai organizme yra: anaerobiniai pokyčiai, lydimi ATP sintezės (žr. Adenozino fosforo rūgštis) ir baigiant pieno rūgšties susidarymu (žr. Glikolizę); glikogeno sintezė; aerobinis oksidavimas gliukono rūgštimi, veikiant fermento gliukozės oksidazei (procesas būdingas kai kuriems mikroorganizmams, naudojantiems energiją, teka su deguonies absorbcija ore); transformacijos pentozėse ir kituose paprastuose cukruose (pentozės fosfato ciklas). Su visiškai fermentiniu gliukozės oksidavimu į CO2 ir H2Išleidžiama O energija: C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 686 kcal / mol, didžioji dalis kaupiasi didelės energijos ATP tipo junginiais. Gliukozės sintezė iš neorganinių komponentų yra atvirkštinis procesas, kurį atlieka augalai ir kai kurios bakterijos, kurios naudoja saulės energiją (fotosintezę) ir chemines oksidacines reakcijas (chemosintezę).
Pramonėje gliukozė susidaro krakmolo hidrolizės būdu. Jis naudojamas konditerijos pramonėje; kaip vaistas - medicinoje.
Medicininiais tikslais jie naudoja gliukozę milteliuose ir tabletėse, taip pat izotoninius (4,5–5%) ir hipertoninius (10–40%) gliukozės tirpalus. Izotoniniai tirpalai yra naudojami (švirkščiami po oda ir klizma), kad organizmas būtų papildytas skysčiu; jie taip pat yra lengvai virškinamos maistinių medžiagų šaltinis. Įvedus hipertoninius tirpalus (į veną), padidėja osmosinis kraujo spaudimas, pagerėja medžiagų apykaitos procesai, padidėja antitoksinė kepenų funkcija, padidėja širdies raumens kontrakcinis aktyvumas, išsiplėtę indai ir padidėja šlapimas. Gliukozės tirpalai naudojami infekcinėms ligoms, širdies ligoms, įvairiems apsinuodijimams ir kt., Dažnai kartu su askorbo rūgštimi.
Pagrindiniai maisto komponentai
Yra trys pagrindinės gliukozės naudojimo sritys:
gliukozė oksiduojama energijai;
kai gliukozės kiekis viršija energijai reikalingą kiekį, jis tampa raumenų ir kepenų glikogenu;
kai glikogeno depas yra prisotintas, gliukozė paverčiama riebalais, kurie yra kaupiami riebalų ląstelėse. [11.-C.13]
Vanduo yra būtinas žmogui kaip terpė daugeliui funkcijų: maistinių medžiagų virškinimui, absorbcijai ir transportavimui per virškinimo traktą ir kraujotakos sistemą; medžiagų apykaitos produktų ištirpinimas ir jų išsiskyrimas su šlapimu; aplinkos. Dalyvaujant vandeniui, atliekamos visos biocheminės reakcijos; elektros signalų perdavimas tarp ląstelių; kūno temperatūros reguliavimas (kūnas atvėsina, kai vanduo išgaruoja); aplinkos formavimas - kūno dalių, pvz., sąnarių, judėjimo ir trinties tepalai; organizmui suteikiant vandenyje tirpių maistinių medžiagų. Pernelyg didelis vandens kiekis su normaliu elektrolitų kiekiu išsiskiria su šlapimu ir prakaitu. Vandens trūkumas organizme jaučiamas labai greitai. Pirmasis požymis yra troškulio pojūtis, antrasis - šlapimo kiekio sumažėjimas arba pilnas nutraukimas.
Svarbiausias biologinis maisto vaidmuo - suteikti organizmui energiją.
Maisto energija išleidžiama:
išlaikyti pastovią kūno temperatūrą;
visų biologinių funkcijų ir biocheminių procesų įgyvendinimas;
dėl mechaninio darbo raumenų veikimo;
maisto virškinimas ir asimiliacija.
Svarbiausios pagrindinės maistinės medžiagos yra vitaminai - mažo molekulinio svorio organiniai junginiai, būtini fermentinių katalizės mechanizmų įgyvendinimui, normaliam metabolizmui, palaikyti homeostazę, biocheminis visų gyvybinių kūno funkcijų palaikymas. Vitaminai yra susiję su fermentų veikimu. Nepakankamas vieno ar kito vitamino suvartojimas su maistu lemia jo trūkumą organizme ir atitinkamos vitaminų trūkumo ligos, kuri yra pagrįsta biocheminių procesų, priklausančių nuo šio vitamino, pažeidimu. Vitaminų ir mikroelementų trūkumai taip pat vadinami „paslėptu alkiu“, nes jis kliniškai nepasireiškia ilgą laiką. Kiekvieno vitamino trūkumas gali sukelti sunkių medžiagų apykaitos sutrikimų. Nėštumas, žindančios moterys ir vaikai kritiniais vystymosi laikotarpiais, taip pat vaikai, augantys socialiai nuskriaustose sąlygose, susilpnėję pasikartojančių ligų, dažniausiai susiduria su trūkumais.
Jei organizmas ilgą laiką negauna reikiamo kiekio vitaminų, atsiranda tam tikro klinikinio pasireiškimo vitaminų trūkumas, kuris didina vitamino trūkumą bet kokiu pradiniu lygmeniu. Tačiau, jei vitaminų vartojimo viršijimas jų suvartojimu tęsiasi, natūraliai, progresuoja vitaminų trūkumo apraiškos. Paprastai yra du vitaminų trūkumo laipsniai: avitaminozė ir hipovitaminozė.
Suprantama, kad avitaminozė reiškia gilų vieno ar kito vitamino trūkumą, turintį išsivysčiusį klinikinį trūkumo būklės vaizdą: su vitamino C trūkumu - skorbtu, vitaminu D - ricketais, vitaminu B1 - beriberiu, vitaminu PP - pellagra, vitaminu B12 - pavojinga anemija.
Vitaminų perteklius stebimas padidėjusiam įsiurbimui į organizmą arba pažeidžiant kepenų ligas, inkstus. Dažniausiai hipervitaminozę stebi neribotas (beprasmiškas) vitaminų, maisto papildų, spirituotų maisto produktų vartojimas, ilgalaikis išgalvotas dietos vartojimas.
Kaip naudoti gliukozę organizme
Gliukozė yra pagrindinis angliavandenių metabolitas ir transportavimo forma žmonėms ir gyvūnams. Gliukozės šaltiniai yra maisto angliavandeniai, audinių glikogenas ir gliukoneogenezės procesas kepenyse ir inkstų žievės žievė. Siekiant įtraukti gliukozę į metabolizmą, jis turi būti fosforilintas, kad susidarytų gliukozės-6-fosfatas (G-6-F), kuris vėliau gali būti konvertuojamas per įvairius metabolinius kelius. Fig. 17.1. Pateikiami pagrindiniai gliukozės metabolizmo keliai.
Glikolizė
Glikolizė yra pagrindinis būdas gliukozės katabolizmui iš eilės fermentinių transformacijų į laktatą (be deguonies suvartojimo - anaerobinio glikolizės) arba oksidacinio piruvato dekarboksilinimo į CO2 ir H2O (esant deguonies aerobiniam glikolizei).
Aerobinio glikolizės procesas apima kelis etapus:
1. Aerobinis glikolizė - gliukozės oksidacijos procesas su dviejų piruvato molekulių susidarymu;
2. Bendras katabolizmo kelias, įskaitant oksidacinį piruvato dekarboksilinimą į acetilo CoA ir tolesnį oksidavimą trikarboksirūgšties cikle;
3. Audinių kvėpavimo grandinė, susieta su dehidrogenavimo reakcijomis, atsirandančiomis gliukozės skilimo procese.
Bendras ATP derlius oksiduojant 1 molio gliukozės kiekį į CO2 ir H2O yra 38 mol.
Fig. 17.-1. Bendroji gliukozės metabolizmo schema.
1 - aerobinis glikolizė; 2 - anaerobinė glikolizė; 3 - alkoholio fermentacija; 4 - pentozės fosfato kelias; 5 - glikogeno sintezė; 6 - glikogeno skaidymas; 7 - gliukonogenezė.
Anaerobinė glikolizė yra gliukozės suskaidymo į laktozę kaip galutinio produkto procesas. Šis procesas vyksta nenaudojant deguonies ir todėl nepriklauso nuo mitochondrijų tinklo darbo. ATP čia susidaro per substrato fosforilinimo reakcijas. ATP balansas anaerobinio glikolizės metu yra 2 molai 1 molio gliukozės.
Aerobinis glikolizė vyksta daugelyje organų ir audinių ir yra pagrindinis, nors ir ne vienintelis, energijos šaltinis gyvybinei veiklai.
Be energijos funkcijos, glikolizė taip pat gali atlikti anabolines funkcijas. Glikolizės metabolitai naudojami naujų junginių sintezei. Taigi, fruktozė-6-fosfatas ir gliceraldehido-3-fosfatas yra susiję su ribozės-5-fosfato - struktūrinio nukleotidų komponento - formavimu. 3-fosfogliceratas gali būti įtrauktas į aminorūgščių, pvz., Serino, glicino, cisteino, sintezę. Kepenyse ir riebaliniame audinyje acetil-CoA, pagamintas iš piruvato, naudojamas kaip substratas riebalų rūgščių ir cholesterolio biosintezei.
Intensyvaus raumenų darbo metu raumenyse aktyvuojama anaerobinė glikolizė, pasireiškia eritrocituose (trūksta mitochondrijų), taip pat skirtingomis ribotos deguonies pasiūlos sąlygomis (kraujagyslių spazmas ir trombozė, aterosklerozinių plokštelių susidarymas).
Pentozės fosfato kelias (PPP)
PFP, dar vadinamas heksozės monofosfato šuntu, yra alternatyva oksiduojant gliukozės-6-fosfatą. Pagal PFP, iki 33% visų gliukozės metabolizuojama kepenyse, iki 20% riebaliniame audinyje, iki 10% eritrocitų ir mažiau nei 1% raumenų audiniuose. Aktyviausias PPP atsiranda riebaliniame audinyje, kepenyse, antinksčių žievėje, raudonųjų kraujo kūnelių, pieno liaukų laktacijos metu, sėklidėse. PFP sudaro 2 fazės (dalys) - oksiduojantis ir neoksiduojantis.
Oksidacinėje fazėje gliukozės-6-fosfatas yra negrįžtamai oksiduojamas į pentozę - ribulozę-5-fosfatą, ir sumažėja NADPH.2. Neoksidacinėje fazėje ribulozės-5-fosfatas yra grįžtamai konvertuojamas į ribozės-5-fosfatą, glikolizės metabolitus ir kitus fosforilintus cukrus.
Biologinis TFG vaidmuo:
1. Valandos atstatytas NADPH2 regeneracinei biosintezei (riebalų rūgštims, cholesteroliui ir kt.).
2. Pentozės fosfatų sintezė nukleino rūgščių ir kai kurių koenzimų formavimui.
3. Monosacharidų, kurių anglies atomų skaičius yra nuo 3 iki 8, sintezė.
4. xenobiotikų neutralizavimas - NADPH yra būtinas2.
5. Augaluose - dalyvavimas tamsoje fotosintezės fazėje kaip CO akceptorius2.
PFP nesukelia ATP sintezės, t. Y. Neatitinka energijos funkcijos.
Gliukogenogenezė (GNG)
Gliukonogenezė yra gliukozės sintezė iš ne angliavandenių pirmtakų. Pagrindinė GNG funkcija yra palaikyti gliukozės kiekį kraujyje ilgai nevalgius ir intensyviai fiziškai. Procesas vyksta daugiausia kepenyse ir ne taip intensyviai, kaip ir inkstų žievės, taip pat žarnyno gleivinės. Šie audiniai gali pagaminti 80–100 g gliukozės per dieną.
Pagrindiniai GNG substratai (pirmtakai) yra laktatas, glicerolis, dauguma amino rūgščių. Šių substratų įtraukimas į GNG priklauso nuo organizmo fiziologinės būklės.
Laktatas - anaerobinio glikolizės produktas, susidaro dirbtiniuose raumenyse ir nuolat raudonuose kraujo kūneliuose. Taigi laktatas yra nuolat naudojamas GNG. Glicerolis išsiskiria riebalinio audinio riebalų hidrolizės metu bado metu arba per ilgą fizinį krūvį. Aminorūgštys susidaro dėl raumenų baltymų skilimo ir yra atliekamos GNG su ilgai nevalgius ar ilgai trunkančiu raumenų darbu. Aminorūgštys, kurios katabolizuojant paverčiamos piruvatu arba trikarboksirūgšties ciklo metabolitais, gali būti laikomos potencialiais gliukozės pirmtakais ir vadinamos glikogeninėmis.
Iš visų aminorūgščių, patekusių į kepenis, apie 30% yra alaninas. Taip yra todėl, kad raumenų baltymų suskirstymas gamina aminorūgštis, iš kurių daugelis iš karto paverčiamas piruvatu arba pirmiausia oksaloacetatu, o po to - piruvatu. Pastarasis paverčiamas alaninu, gaunant amino grupę iš kitų aminorūgščių. Alaninas iš raumenų yra kraujyje perneštas į kepenis, kur jis vėl paverčiamas piruvatu, kuris iš dalies oksiduojamas ir dalinai įtraukiamas į GNG. Tokia transformacijų seka lemia gliukozės-alanino ciklo susidarymą.
Fig. 17.2. Gliukozės-alanino ciklas.
Gliukurono rūgšties kelias
Gliukozės dalis, nukreipta į metabolizmą gliukurono rūgšties keliu, yra labai maža, palyginti su dideliu jo kiekiu, suskaidyta glikolizės ar glikogeno sintezės procese. Tačiau šio antrinio kelio produktai yra gyvybiškai svarbūs organizmui.
UDF-gliukuronatas padeda neutralizuoti kai kurias svetimas medžiagas ir vaistus. Be to, jis tarnauja kaip D-gliukuronato liekanų pirmtakas hialurono rūgšties ir heparino molekulėse. Askorbo rūgštis (vitaminas C) nėra sintezuojama žmonėms, jūrų kiaulytėms ir kai kuriems beždžionių rūšims, nes jiems trūksta fermento gulonaktono oksidazės. Šios rūšys turėtų gauti visą reikalingą vitaminą C iš maisto.
Gliukozės aerobinis suskirstymas.
Glikogeno sintezė
Gliukozė, naudojama glikogeno sintezei, yra iš anksto aktyvuota.
Schematiškai gliukozės aktyvavimą galima pavaizduoti taip:
+ ATP + UTP
GlGl-6-f Gl-1-f Gl-1-UDF
- ADF - FF
Glikogeno sintezė atliekama prijungus gautą UDP-gliukozę prie kepenų ląstelėse esančių glikogeno molekulių išorinių grandinių, vadinamų "gruntavimu". Šiuo atveju į glikogeno molekulę įtraukiamos tik gliukozės liekanos. Pakartotinai pridedant gliukozės likučių, išorinės grandinės yra pailgintos ir šakotos, todėl labai padidėja glikogeno molekulių dydis.
Glikogeno sintezės metu išsiskiriančios UDP molekulės reaguoja su ATP ir vėl įsijungia į UTP:
UDF + ATP UTP + ADF
Taigi ATP yra glikogeno sintezės energijos šaltinis, o UTP veikia kaip energijos nešiklis.
Dėl sintezės glikogenas kaupiasi kepenyse ir jo koncentracija gali siekti 5-6%. Gliukozės konversija į glikogeną kepenyse užkerta kelią staigiam jo kiekio padidėjimui kraujyje valgio metu.
Glikogeno sintezė iš gliukozės taip pat vyksta raumenyse, tačiau jų koncentracija jose neviršija 2-3%. Glikogeno susidarymas raumenyse prisideda prie maisto hiperglikemijos.
Glikogeno sintezę pagreitina hormonas monosulinum.
Glikogeno suskirstymas
Tarp valgių kepenų glikogenas yra suskaidytas ir paverčiamas į gliukozę, kuri patenka į kraują. Šis skilimas atsiranda dalyvaujant fosforo rūgščiai ir vadinamas fosforolizė. Fosforo rūgšties veikimo metu gliukozės likučiai gliukozės-1-fosfato pavidalu yra atskiriami nuo išorinių glikogeno grandinių. Visiškai glikogenas nesugriauna. Likusios mažos glikogeno molekulės, kaip sintezė iš gliukozės, tarnauja kaip „sėkla“.
Glikogeno fosforolizė vyksta pagal šią lygtį:
Glikogeno glikogenas - „sėkla“
Gl-1-f Gl-6-f-gliukozė + N3Ro4
Glikogeno skaidymas kepenyse gliukoze dažnai vadinamas gliukogeneze ir jį pagreitina hormonai gliukagonas ir adrenalinas.
Dėl dviejų priešingų procesų tekėjimo kepenyse: glikogeno sintezė iš gliukozės ir jo skilimas į gliukozę vėl tampa jo koncentracija kraujyje keičiasi tik nedideliame intervale, todėl kraujas nuolat tiekia visus organus gliukoze.
Raumenyse, atliekant fizinį darbą, paprastai pastebimas glikogeno skaidymas. Tačiau čia nėra laisvos gliukozės, nes nėra raumenų ląstelių fermento, kuris sukelia gliukozės-6-fosfato hidrolizę. Gliukozė-1-fosfatas ir gliukozė-6-fosfatas dėl fosfato likučių, esančių per raumenų ląstelių sienelę, negali praeiti, todėl visi tolesni šių junginių pokyčiai tiesiogiai patenka į raumenis ir yra skirti jiems suteikti energiją.
Glikogeno skilimas raumenyse stimuliuoja adrenalino hormoną, kuris patenka į kraują tik raumenų darbo metu.
Angliavandenių katabolizmas
Gliukozės naudojimas organizme atliekamas dviem būdais:
· Dauguma angliavandenių (90–95%) išsiskiria per heksodifosfato kelią (GDF-takas), kuris yra pagrindinis kūno energijos šaltinis.
· Nežymi gliukozės dalis (5–10%) išskaidoma išilgai hekso- monofosfato kelio (GMP-path), kuris turi anabolinį tikslą ir suteikia įvairias sintezes su riboze ir vandeniliu NADPH forma.2
GDF kelias gali būti aerobinis ir aerobinis, o aerobiniai GDF keliai veikia nepertraukiamai, o angliavandenių anaerobinis suskirstymas pastebimas tik padidėjusiems ląstelių energijos poreikiams, daugiausia skeleto raumenims.
Gliukozės aerobinis suskirstymas.
Angliavandenių aerobinis suskirstymas per BVP kelią yra sudėtingas, daugiapakopis procesas, apimantis daugybę tarpinių reakcijų, galiausiai lemiančių anglies dioksido ir vandens susidarymą, išleidžiant didelius energijos kiekius.
Pirmasis BVP eigos etapas vyksta ląstelių citoplazmoje. Šiame etape gliukozė paverčiama piruvine rūgštimi (piruvatu), kuris dažnai vadinamas glikolizė.
Pirmajame etape gliukozė per sąveiką su ATP patenka į aktyviąją formą - gliukozės-6-fosfatą:
Tai vienintelė gliukozės reakcija organizme. Todėl visi gliukozės pokyčiai organizme prasideda nuo gliukozės-6-fosfato susidarymo. Be to, gliukozės-6-fosfatas patenka į įvairius gliukozės metabolizmo kelius.
Aerobinio oksidavimo metu gliukozė konvertuojama į galutinius produktus - anglies dioksidą ir vandenį - išleidžiant didelį energijos kiekį, per kurį vienai gliukozės molekulei sintezuojamos 36-38 ATP molekulės.
Galutinė aerobinio gliukozės GDF kelio lygtis
Svarbus žingsnis gliukozės aerobiniame skiltyje yra Krebso ciklas, kuriame acetilkoenzimas A yra oksiduojamas į CO2 ir H2Apie su dideliu energijos kiekiu išleidimu, dėl kurio sintetinama daug ATP
194.48.155.245 © studopedia.ru nėra skelbiamų medžiagų autorius. Bet suteikia galimybę nemokamai naudotis. Ar yra autorių teisių pažeidimas? Rašykite mums | Atsiliepimai.
Išjungti adBlock!
ir atnaujinkite puslapį (F5)
labai reikalinga
Gliukozė yra svarbiausias angliavandenių apykaitos metabolitas. Bendra gliukozės suvartojimo šaltinių ir būdų organizme struktūra.
Dažniausiai gyvūnų angliavandeniai yra gliukozė. Tai gliukozės forma, kad didžioji maisto produktų angliavandenių dalis patenka į kraują. Kai visi kiti angliavandeniai gali susidaryti iš gliukozės, kepenyse angliavandeniai paverčiami gliukoze. Žinduolių audiniuose pagrindinė kuro rūšis yra gliukozė. Taigi ji atlieka rišiklio vaidmenį tarp angliavandenių energijos ir plastikos funkcijų. Kūno angliavandenių šaltinis - maisto produktai, daugiausia krakmolas ir glikogenas, taip pat sacharozė ir laktozė. Be to, organizme gali susidaryti gliukozė iš amino rūgščių, taip pat iš glicerolio, kuris yra riebalų dalis.
Pagrindiniai gliukozės šaltiniai yra: - maistas
- glikogeno pagrindo polisacharido skaidymas
- gliukozės sintezė iš ne angliavandenių pirmtakų (daugiausia iš glikogeninių aminorūgščių) - gliukonogenezė.
Pagrindiniai gliukozės vartojimo būdai:
1) energijos susidarymas aerobiniame ir anaerobiniame gliukozės oksidavime
2) konversija į kitus monosacharidus
3) konversija į glikogeną ir heteropolisacharidus
4) konversija į riebalus, kai kurios aminorūgštys ir pan.
49. Aerobinis skaidymas yra pagrindinis būdas gliukozės katabolizmui žmonėms ir kitiems aerobiniams organizmams. Reakcijų į piruvatą (aerobinį glikolizę) seka.
Gliukozės aerobinio skilimo pasiskirstymas ir fiziologinė reikšmė. Gliukozės naudojimas riebalų sintezei kepenyse ir riebaliniame audinyje.
Kur pradėti? Galimi du būdai, kaip gliukozės aerobinis suskirstymas gali vykti. Dichotominis ir pentofosfato kelias.
Kodėl tai būtina? Dichotominis kelias suteikia 38 ląstelei ATP molekulę trijų etapų rezultatas. Pirmasis, glikolizė, vyksta citozolyje, likusi dalis mitochondrijose.
Antrasis yra įdomesnis, todėl:
Sukurta NADP + N, kuri vyksta riebalų rūgščių ir steroidų, taip pat 3-fosfogliceraldehido sintezėje, lipidų sintezėje. Džiaukitės!
Anaerobinis gliukozės skaidymas (anaerobinis glikolizė). Glikolitinis oksidavimas, piruvatas kaip vandenilio akceptorius. Substrato fosforilinimas. Šio gliukozės skilimo kelio pasiskirstymas ir fiziologinė reikšmė.
Tam tikromis aplinkybėmis deguonies tiekimas audiniams gali neatitikti jų poreikių. Pavyzdžiui, pradiniuose intensyvaus raumenų darbo etapuose, esant stresui, širdies susitraukimai gali nepasiekti norimo dažnio, o deguonies poreikiai, reikalingi gliukozės aerobiniam skaidymui, yra dideli. Tokiais atvejais pradedamas procesas, kuris vyksta be deguonies ir baigiasi laktozės susidarymu iš piruvinės rūgšties. Šis procesas vadinamas anaerobiniu skaidymu arba anaerobiniu glikoliziu. Anaerobinis gliukozės skaidymas nėra efektyvus energijai, bet šis procesas gali būti vienintelis energijos šaltinis raumenų ląstelei.
Anaerobinė glikolizė reiškia gliukozės skaidymo procesą, kad galutinis produktas taptų laktatu. Šis procesas vyksta nenaudojant deguonies ir todėl nepriklauso nuo mitochondrijų kvėpavimo grandinės darbo. ATP susidaro substratų fosforilinimo reakcijomis. Bendra proceso lygtis:
Anaerobinio glikolizės metu visos 10 reakcijų, identiškų aerobiniam glikolizei, vyksta citozolyje. Anaerobinei glikolizei būdinga tik 11-oji reakcija, kai piruvatas atkuriamas citozoliniu NADH. Piruvato redukciją į laktatą katalizuoja laktato dehidrogenazė (reakcija yra grįžtama, o fermentas pavadintas atvirkštine reakcija). Ši reakcija užtikrina NAD + regeneraciją iš NADH be mitochondrijų kvėpavimo grandinės dalyvavimo situacijose, kai ląstelės nepakankamai tiekia deguonį. Vandenilio akceptoriaus vaidmuo iš NADH (kaip deguonis kvėpavimo grandinėje) atliekamas piruvatu. Taigi piruvato redukcijos reakcijos reikšmė yra ne laktato formavime, bet tai, kad ši citozolinė reakcija suteikia NAD + regeneraciją. Be to, laktatas nėra galutinis metabolizmo produktas, pašalinamas iš organizmo. Ši medžiaga pašalinama kraujyje ir naudojama, virsta gliukoze kepenyse, arba kai yra deguonies, jis virsta piruvatu, kuris patenka į bendrą katabolizmo kelią, oksiduojantis į CO.2 ir H2O.
Substrato fosforilinimas, nes jis yra metabolinio kelio dalis („substrato grandinė“). Jų savitumą katalizuoja tirpūs fermentai. Šis metodas siejamas su didelio energijos fosfato pernešimu arba medžiagos (substrato) aukštos energijos jungties energija į ADP. Tokios medžiagos yra glikolizės metabolitai (1,3-difosfoglicerio rūgštis, fosfoenolpiruvatas), trikarboksirūgšties ciklas (sukcinil-SKOA) ir kreatino fosfatas. Jų didelės energijos jungties hidrolizės energija ATP yra didesnė nei 7,3 kcal / mol, o šių medžiagų vaidmuo sumažėja iki šios energijos panaudojimo ADP molekulių fosforilinimui į ATP. Skirtumai: skirtingi energijos šaltiniai, oksidacijai reikalingas elektronų judėjimas kvėpavimo grandinėje, nes substratui reikalinga makerginės jungties energija.
Gliukozės panaudojimo ląstelėse būdai 11
1.5 Gliukozės panaudojimo ląstelėse būdai
Gliukozė kaip substratas dalyvauja keliuose metaboliniuose keliuose:
1. Glikolizės ir vėlesnių medžiagų apykaitos procesų metu jis gali oksiduotis, suteikdamas ląstelei energijos.
2. Gliukozė tarnauja kaip substratas pentozės fosfato keliuose.
3. Kepenyse ir raumenyse gliukozė saugoma kaip glikogenas. Šis procesas vadinamas glikogenogeneze.
1.6 Glikolizė
Bendrosios charakteristikos ir pagrindai
Didžioji dalis gliukozės patenka į kūną su maistu (nedidelė dalis yra sintezuojama kepenyse ir inkstuose) dėl žarnoje esančių polisacharidų skilimo ir vėlesnio monosacharidų absorbcijos. Be to, gliukozė iš kraujotakos perkeliama į ląstelių citozolį, naudojant specialų baltymų nešiklį GLUT. Ląstelių citozolyje yra glikolizės fermentų.
Glikolizė (dar vadinama „Embden - Meyerhoff - Parnas Path“) yra metabolizmo būdas gliukozės oksidacijai, per kurią dvi piruvino rūgšties molekulės (piruvatas; aerobiniu režimu, ty esant deguoniui) arba pieno rūgštis ( laktato, be anaerobinio ar deguonies režimo). Laisva energija, išleista per šį kelią, naudojama formuoti makroekonomines obligacijas ATP. Glikolizė aerobiniame režime turi 10 fermentinių reakcijų. Anaerobiniu režimu atsiranda papildoma 11 reakcija.
Glikolizę galima suskirstyti į 2 fazes:
1. 1 etapas (parengiamasis etapas): per šį etapą gliukozė du kartus fosforilinama ir suskaidoma į dvi gliceraldehido-3-fosfato molekules. Šiame etape vartojamos 2 ATP molekulės.
2. 2 fazė (ATP formavimosi fazė): dvi gliceraldehido-3-fosfato molekulės paverčiamos piruvatu, kad susidarytų 4 ATP ir 2 NADH, kurie, dalyvaujant deguonies perdavimo elektronams, į kvėpavimo grandinę sudaro dar 6 ATP molekules. Nesant deguonies, NADH dalyvauja redukuojant piruvatą į laktatą, o oksiduojasi į NAD +.
Gliukozė yra svarbiausias angliavandenių apykaitos metabolitas. Bendra gliukozės suvartojimo šaltinių ir būdų organizme struktūra.
Dažniausiai gyvūnų angliavandeniai yra gliukozė. Tai gliukozės forma, kad didžioji maisto produktų angliavandenių dalis patenka į kraują. Kai visi kiti angliavandeniai gali susidaryti iš gliukozės, kepenyse angliavandeniai paverčiami gliukoze. Žinduolių audiniuose pagrindinė kuro rūšis yra gliukozė. Taigi ji atlieka rišiklio vaidmenį tarp angliavandenių energijos ir plastikos funkcijų. Kūno angliavandenių šaltinis - maisto produktai, daugiausia krakmolas ir glikogenas, taip pat sacharozė ir laktozė. Be to, organizme gali susidaryti gliukozė iš amino rūgščių, taip pat iš glicerolio, kuris yra riebalų dalis.
Pagrindiniai gliukozės šaltiniai yra: - maistas
- glikogeno pagrindo polisacharido skaidymas
- gliukozės sintezė iš ne angliavandenių pirmtakų (daugiausia iš glikogeninių aminorūgščių) - gliukonogenezė.
Pagrindiniai gliukozės vartojimo būdai:
1) energijos susidarymas aerobiniame ir anaerobiniame gliukozės oksidavime
2) konversija į kitus monosacharidus
3) konversija į glikogeną ir heteropolisacharidus
4) konversija į riebalus, kai kurios aminorūgštys ir pan.
49. Aerobinis skaidymas yra pagrindinis būdas gliukozės katabolizmui žmonėms ir kitiems aerobiniams organizmams. Reakcijų į piruvatą (aerobinį glikolizę) seka.
Gliukozės naudojimo organizme schema
Angliavandenių apykaitos vaidmuo. Gliukozės šaltiniai ir būdai, kaip jį naudoti organizme.
49. Supaprastinta krakmolo ir glikogeno hidrolizės schema gyvūnų organizme.
50. Glikolizė ir jos pagrindiniai etapai. Glikolizės vertė.
Esmė, bendros reakcijos ir glikolizės efektyvumas.
Angliavandenių apykaitos vaidmuo. Gliukozės šaltiniai ir būdai, kaip jį naudoti organizme.
Pagrindinis angliavandenių vaidmuo priklauso nuo jų energijos funkcijos.
Gliukozė (iš senovės graikų γλυκύς saldus) (C6H12O6) arba vynuogių cukrus yra balta arba bespalvė bekvapė medžiaga, turinti saldų skonį, tirpus vandenyje. Cukranendrių cukrus yra apie 25% saldesnis už gliukozę. Gliukozė yra svarbiausias angliavandenių kiekis asmeniui. Žmonėms ir gyvūnams gliukozė yra pagrindinis ir universaliausias energijos šaltinis medžiagų apykaitos procesams užtikrinti. Gliukozė deponuojama glikogeno pavidalu, augaluose - krakmolo pavidalu.
Gliukozės šaltiniai
Normaliomis sąlygomis angliavandeniai yra pagrindinis angliavandenių šaltinis žmonėms. Kasdienis reikalavimas angliavandeniams yra apie 400 g. Maisto įsisavinimo procese visi egzogeniniai angliavandenių polimerai yra suskirstyti į monomerus, tik į vidinę kūno aplinką patenka tik monosacharidai ir jų dariniai.
Gliukozės kiekis kraujyje yra tiesioginis energijos šaltinis organizme. Jo skilimo ir oksidacijos greitis, taip pat gebėjimas greitai išgauti iš sandėlio, suteikia skubią energijos išteklių mobilizaciją, sparčiai didėjant energijos sąnaudoms emocinio susijaudinimo, intensyvių raumenų apkrovų ir pan.
Gliukozės kiekis kraujyje yra 3,3-5,5 mmol / l (60-100 mg%) ir yra svarbiausia organizmo homeostazinė konstanta. Ypač jautri gliukozės kiekiui kraujyje mažinti (hipoglikemijai) yra centrinė nervų sistema. Maža hipoglikemija pasireiškia bendru silpnumu ir nuovargiu. Sumažėjus gliukozės kiekiui kraujyje iki 2,2–1,7 mmol / l (40–30 mg), atsiranda traukuliai, deliriumas, sąmonės netekimas ir vegetacinės reakcijos: padidėjęs prakaitavimas, odos kraujagyslių lumenio pokyčiai ir pan. pavadinimas "hipoglikeminė koma". Gliukozės įvedimas į kraują greitai pašalina šiuos sutrikimus.
Gliukozės energetinis vaidmuo.
1. Ląstelėse gliukozė naudojama kaip energijos šaltinis. Pagrindinė gliukozės dalis, praėjus kelioms transformacijoms, išleidžiama ATP sintezei oksidacinio fosforilinimo procese. Glikolizės metu energijos gamybai sunaudojama daugiau kaip 90% angliavandenių.
2. Papildomas gliukozės energijos vartojimo būdas - nesukuriant ATP. Šis kelias vadinamas pentozės fosfatu. Kepenyse jis sudaro apie 30% gliukozės konversijos, riebalų ląstelėse jis šiek tiek daugiau. Ši energija suvartojama NADP formavimui, kuris yra vandenilio ir elektronų, reikalingų sintetiniams procesams, donoras - nukleino ir tulžies rūgščių, steroidinių hormonų susidarymas.
3. Kepenų ir riebalinio audinio ląstelėse vyksta gliukozės konversija į glikogeną arba riebalus. Kai angliavandenių parduotuvės yra mažos, pavyzdžiui, esant stresui, išsivysto gluneogenezė - gliukozės sintezė iš amino rūgščių ir glicerolio.
Gliukozės naudojimo organizme schema
Angliavandenių metabolizmas žmogaus organizme susideda iš šių procesų:
1. Polimero ir disacharidų virškinimas virškinimo trakte, tiekiamas su maistu monosacharidams, tolesnis monosacharidų įsisavinimas iš žarnyno į kraują.
2. Glikogeno sintezė ir skilimas audiniuose (glikogenezė ir glikogenolizė), ypač kepenyse.
Glikogenas yra pagrindinė gliukozės nusėdimo gyvūnų ląstelėse forma. Augaluose ta pati funkcija atliekama krakmolu. Struktūriškai glikogenas, kaip ir krakmolas, yra šakotasis gliukozės polimeras. Tačiau glikogenas yra labiau šakotas ir kompaktiškas. Filialai suteikia greitą atleidimą, kai glikogenas suskaido daugelį galinių monomerų.
-yra pagrindinė gliukozės saugojimo gyvūnų ląstelėse forma
-sudaro energijos rezervą, kuris gali būti greitai mobilizuojamas, jei reikia kompensuoti staigius gliukozės trūkumus
Glikogeno kiekis audiniuose:
-Jis kaupiasi granulių pavidalu citoplazmoje daugeliui ląstelių tipų (daugiausia kepenų ir raumenų).
-Tik glikogenas, laikomas kepenų ląstelėse, gali būti perdirbtas į gliukozę, kad maitintų visą kūną. Bendra glikogeno masė kepenyse gali pasiekti 100-120 gramų suaugusiems
-Kepenų glikogenas niekada nesiskirsto.
-Raumenyse glikogenas yra perdirbamas į gliukozės-6-fosfatą, skirtas tik vietiniam vartojimui. Glikogeno raumenyse kaupiasi ne daugiau kaip 1% viso raumenų masės.
-Nedidelis glikogeno kiekis randamas inkstuose ir dar mažiau gliukozės smegenų ląstelėse ir leukocituose.
Glikogeno sintezė ir skilimas nepasikeičia, šie procesai vyksta skirtingais būdais.
Glikogeno molekulėje yra iki 1 mln. Gliukozės likučių, todėl sintezėje suvartojama daug energijos. Gliukozės konversijos į glikogeną poreikį lemia tai, kad didelio kiekio gliukozės kaupimasis ląstelėje padidintų osmosinį spaudimą, nes gliukozė yra labai tirpi medžiaga. Priešingai, glikogenas yra ląstelėje granulių pavidalu ir yra šiek tiek tirpus.
Glikogenas sintezuojamas virškinimo laikotarpiu (per 1-2 valandas po angliavandenių maisto produktų suvartojimo). Glikogenezė ypač intensyviai vyksta kepenyse ir skeleto raumenyse.
Norėdami įtraukti 1 gliukozės liekaną į glikogeno grandinę, išleidžiama 1 ATP ir 1 UTP.
Pagrindinis aktyvatorius - hormono insulinas
Jis aktyvuojamas intervalais tarp valgio ir fizinio darbo, kai sumažėja gliukozės kiekis kraujyje (santykinė hipoglikemija).
Pagrindiniai skilimo veiksniai:
kepenyse - hormonas gliukagonas
raumenyse - adrenalino hormonas
Supaprastinta krakmolo ir glikogeno hidrolizės schema gyvūnų organizme.
3. Pentozės fosfato kelias (pentozės ciklas) yra anaerobinis kelias tiesiogiai oksiduoti gliukozę.
Per šį kelią eina ne daugiau kaip 25-30% į ląsteles patekusios gliukozės
Gauta pentozės fosfato kelio lygtis:
6 gliukozės molekulės + 12 NADP → 5 gliukozės molekulės + 6 СО2 + 12 NADPH2
Pentozės fosfato kelio biologinis vaidmuo suaugusiam žmogui yra atlikti dvi svarbias funkcijas:
· Jis yra pentozių tiekėjas, reikalingas nukleino rūgščių, koenzimų, makroekonominių medžiagų sintezei plastikiniais tikslais.
· Tarnauja kaip NADPH2 šaltinis, kuris, savo ruožtu, naudojamas:
1. steroidinių hormonų, riebalų rūgščių atkūrimo sintezės
2. aktyviai dalyvauja neutralizuojant toksiškas medžiagas kepenyse
4. Glikolizė - gliukozės skaidymas. Iš pradžių šis terminas reiškė tik anaerobinę fermentaciją, kuri baigėsi pieno rūgšties (laktato) arba etanolio ir anglies dioksido susidarymu. Šiuo metu „glikolizės“ sąvoka plačiau vartojama apibūdinant gliukozės suskirstymą, vykstant per gliukozės-6-fosfato, fruktozės difosfato ir piruvato susidarymą tiek deguonies metu, tiek nedalyvaujant. Pastaruoju atveju vartojamas terminas "aerobinis glikolizė", priešingai nei "anaerobinis glikolizė", baigiantis pieno rūgšties arba laktato susidarymui.
Glikolizė
Maža, nepanaudota gliukozės molekulė gali difuzija per ląstelę sklaidyti. Kad gliukozė liktų ląstelėje, ji turi būti paversta įkrovimo forma (paprastai gliukozės-6-fosfatas). Ši reakcija vadinama blokavimu arba užrakinimu.
Kiti būdai naudoti gliukozės-6-fosfatą ląstelėse:
-Glikolizė ir visiškai aerobinis gliukozės oksidavimas
-Pentozės fosfato ciklas (dalinis gliukozės oksidavimas į pentozes)
-Glikogeno sintezė ir kt.
Glikolizė vyksta ląstelių citoplazmoje. Galutinis šio etapo produktas yra piruvinė rūgštis.
ANAEROBINĖ GLIKOLIZĖ - gliukozės suskaidymo procesas su galutiniu laktato produkto susidarymu per piruvatą. Jis teka be deguonies ir todėl nepriklauso nuo mitochondrijų kvėpavimo grandinės darbo.
Srautas raumenyse atliekant intensyvias apkrovas, per pirmąsias raumenų darbo minutes eritrocituose (kuriuose nėra mitochondrijų), taip pat skirtinguose organuose esant ribotam deguonies kiekiui, įskaitant naviko ląsteles. Šis procesas yra rodiklis, rodantis padidėjusį ląstelių pasiskirstymo greitį ir nepakankamą jų kraujagyslių sistemos aprūpinimą.
1. Parengiamasis etapas (tęsiasi su dviejų ATP molekulių kainomis)
Fermentai: gliukokinazės; fosfofructo izomerazė;
2. Triozės formavimo etapas (gliukozės suskaidymas į dvi tris anglies fragmentus)
Fruktozė-1,6-difosfatas → 2 glikeroaldehido-3-fosfatas
3. Glikolizės oksidacinis etapas (4 molai ATP už 1 molio gliukozės)
2 glikeroaldehido-3-fosfatas + 2 NAD + → 2 PVK + 2 ATP
2 PVK + 2 NADH * H + → 2 laktatas + 2 NAD +
2NAD suteikia 6 ATP
Šis ATP sintezės metodas, atliekamas nedalyvaujant audinių kvėpavimui ir todėl be deguonies suvartojimo, gaunamas iš substrato atsarginės energijos, vadinamas anaerobinis arba substratas, fosforilinimas.
Tai greičiausias būdas gauti ATP. Pažymėtina, kad ankstyvosiose stadijose gliukozės ir fruktozės-6-fosfato aktyvavimui naudojamos dvi ATP molekulės. Todėl gliukozės konversija į piruvatą lydi aštuonių ATP molekulių sintezės.
Bendra glikolizės lygtis yra:
Gliukozė + O2 + 8ADF + 8H3PO4 → 2 piruvatas + 2H2O + 8 ATP,
Or
1. Glikolizė yra nepriklausomas kelias mitochondrijai ATP gamybai citoplazmoje (2 molai ATP 1 molio gliukozės). Pagrindinė fiziologinė reikšmė - šiame procese išleidžiamos energijos panaudojimas ATP sintezei. Glikolizės metabolitai naudojami naujų junginių (nukleozidų, aminorūgščių: serino, glicino, cisteino) sintezei.
2. Jei glikolizė vyksta laktatui, tada NAD + „regeneracija“ atsiranda be audinių kvėpavimo dalyvavimo.
3. Ląstelėse, kuriose nėra mitochondrijų (eritrocitų, spermatozoidų), glikolizė yra vienintelis būdas sintetinti ATP
4. Kai mitochondrija yra apsinuodijusi anglies monoksidu ir kitais kvėpavimo takais, glikolizė leidžia išgyventi
1. Glikolizės greitis mažėja, jei į ląstelę nepatenka gliukozė (reguliuojant substrato kiekį), tačiau glikogeno skilimas greitai prasideda ir glikolizės greitis atkuriamas
2. AMP (mažos energijos signalas)
3. Glikolizės reguliavimas hormonais. Skatinti glikolizę: Insulinas, adrenalinas (stimuliuoja glikogeno skaidymą; raumenyse susidaro gliukozės-6 fosfatas ir substratas aktyvuoja glikolizę). Slopina glikolizę: gliukagonas (slopina piruvato kinazės geną; paverčia piruvato kinazę į neaktyvią formą)
Anaerobinio glikolizės reikšmė yra trumpas
- Intensyvaus raumenų veikimo sąlygomis hipoksijos metu (pvz., Intensyvus važiavimas 200 m 30 s), angliavandenių laikinas suskirstymas laikinai vyksta anaerobinėmis sąlygomis.
- NADH molekulės negali paaukoti savo vandenilio, nes kvėpavimo grandinė mitochondrijose „neveikia“
- Tuomet citoplazmoje geras vandenilio akceptorius yra piruvatas, galutinis 1 pakopos produktas.
- Atsipalaidavus, atvykus po intensyvaus raumenų darbo, deguonis pradeda patekti į ląstelę.
- Tai sukelia kvėpavimo grandinės „paleidimą“.
- Dėl to anaerobinė glikolizė automatiškai slopinama ir persijungia į aerobinę, energiją taupančią
- Anaerobinio glikolizės slopinimas deguonimi, patekusiame į ląstelę, vadinamas PASTER EFFECT.
PASTER EFFECT. Jis susideda iš kvėpavimo slopinimo (O2a) anaerobinė glikolizė, t.y. pereina nuo aerobinio glikolizės prie anaerobinio oksidacijos. Jei audiniai tiekiami su O2, tada 2NADN2, centrinės reakcijos metu susidaręs oksidavimas kvėpavimo grandinėje oksiduojamas, todėl PVC nesukelia laktato, o acetilo CoA, kuris dalyvauja TCA cikle.
Pirmasis angliavandenių - anaerobinio glikolizės - suskirstymo etapas yra beveik grįžtamasis. Iš piruvato, taip pat iš laktato, susidarančio anaerobinėmis sąlygomis (pieno rūgštis), gali būti sintezuojama gliukozė ir iš jos gaunama glikogeno.
Anaerobinio ir aerobinio glikolizės panašumas slypi tuo, kad šie procesai vyksta tuo pačiu būdu, dalyvaujant tiems patiems fermentams prieš formuojant PVC.
PILNAS AEROBINIS GLUCOSE OXIDACIJA (PAOG):
Dėl mitochondrijos aktyvumo gliukozę galima visiškai oksiduoti į anglies dioksidą ir vandenį.
Šiuo atveju glikolizė yra pirmasis gliukozės oksidacijos metabolizmas.
Prieš įtraukiant mitochondrijas į PAOG, glikolitinis laktatas turi būti paverstas PVC.
1. Glikolizė, po to 2 molai laktato konvertuojant į 2 molą PVA ir protonų transportavimas į mitochondrijas
2. 2 molų piruvato oksidacinis dekarboksilinimas mitochondrijose su 2 molų acetilCoA formavimu
3. acetilo liekanos deginimas Krebso cikle (2 Krebso ciklo apsisukimai)
4. Audinių kvėpavimas ir oksidacinis fosforilinimas: NADH * H + ir FADH2, susidarę Krebso ciklo metu, naudojami oksidacinis piruvato dekarboksilinimas ir perduodamas per malato šaudyklę iš citoplazmos.
Katabolizmo etapai PAOG pavyzdžiu:
-Glikolizė, protonų transportavimas į mitochondrijas (I etapas),
- oksidacinis piruvato dekarboksilinimas (II etapas)
-Krebso ciklas - III etapas
-Audinių kvėpavimas ir konjuguotas oksidacinis fosforilinimas - IV etapas (mitochondrijų ATP sintezė)
Ii. Antrojo etapo metu anglies dioksidas ir du vandenilio atomai yra išskiriami iš pirovinės rūgšties. Atskirieji vandenilio atomai kvėpavimo grandinėje perkeliami į deguonį, tuo pačiu metu sintezuojant ATP. Acto rūgštis susidaro iš piruvato. Ji prisijungia prie specialios medžiagos, koenzimo A.
Ši medžiaga yra rūgščių liekanų nešiklis. Šio proceso rezultatas yra acetilo koenzimo A medžiagos susidarymas. Ši medžiaga pasižymi dideliu cheminiu aktyvumu.
Galutinė antrosios pakopos lygtis:
СЗН4ОЗ + 1 / 2О2 + HSKoA + 3 ADP + 3 НзРО4 - СНз- С
SKoA + CO2 + H2O + 3ATF
Piruvato koenzimas A acetilo CoA
Acetilo koenzimas A toliau oksiduojamas trikarboksirūgšties cikle (Krebs ciklas) ir paverčiamas į CO2 ir H2O.
Iii. Tai yra trečiasis etapas. Dėl šiame etape išleistos energijos taip pat vykdoma ATP sintezė.
Trikarboksirūgšties ciklas (TCA) yra galutinis ne tik angliavandenių, bet ir visų kitų organinių junginių katabolizmo etapas. Taip yra dėl to, kad angliavandenių, riebalų ir amino rūgščių skilimas sukuria bendrą tarpinį produktą, acto rūgštį, susijusią su jo nešikliu, koenzimu A, acetilo koenzimo pavidalu.
Krebso ciklas vyksta mitochondrijose su privalomu deguonies suvartojimu ir reikalingas audinių kvėpavimas.
Pirmoji ciklo reakcija yra acetilo koenzimo A ir oksalo acto rūgšties (SCHUK) sąveika su citrinos rūgšties susidarymu.
Citrinų rūgštyje yra trys karboksilo grupės, t. Y. Yra trikarboksirūgštis, kuri sukėlė šio ciklo pavadinimą.
Todėl šios reakcijos vadinamos citrinų rūgšties ciklu. Sudarant tarpinių trikarboksirūgščių seriją, citrinų rūgštis vėl paverčiama oksalo-acto rūgštimi ir ciklas kartojasi. Šių reakcijų rezultatas yra suskilusio vandenilio susidarymas, kuris, praeinant per kvėpavimo grandinę, sudaro vandenį su deguonimi. Kiekvienos vandenilio atomų poros pernešimui į deguonį lydi trijų ATP molekulių sintezė. Iš viso vieno acetilo koenzimo A molekulės oksidacija sintezuoja 12 ATP molekulių.
Galutinis Krebso ciklo lygtis (trečiasis etapas):
SKoA + 2О2 + Н2О + 12АДФ + 12 Н3РО → НSKoA + 2 СО2 + Н2О + 12АТФ
Schematiškai Krebso ciklą galima pavaizduoti taip:
Dėl visų šių reakcijų susidaro 36 ATP molekulės. Iš viso glikolizė gliukozės molekulėje gamina 38 ATP molekules.
Gliukozė + 6 O2 + 38 ADF + 38 H3 PO4 → 6CO2 + 6 H2O + 38 ATP
Biologinis TCA vaidmuo
Krebso ciklas atlieka integraciją, amfibolinį (ty katabolinį ir anabolinį), energijos ir vandenilio donoro vaidmenį.
1. Integracijos vaidmuo yra tai, kad TCA yra paskutinis bendras būdas oksiduoti kuro molekules - angliavandenius, riebalų rūgštis ir aminorūgštis.
2. Acetilo CoA oksiduojamas TCA cikle - tai yra katabolinis vaidmuo.
3. Anabolinis ciklo vaidmuo yra tas, kad jis tiekia tarpinius produktus biosintetiniams procesams. Pavyzdžiui, oksalacetatas naudojamas aspartato, a-ketoglutarato sintezei glutamato susidarymui ir sukcinil-CoA, skirtas sintezei.
4. Viena ATP molekulė formuojama CTC substrato fosforilinimo lygiu - tai yra energetinis vaidmuo.
5. Vandenilio donoras susideda iš to, kad CTC su sumažintais koenzimais NADH (H +) ir FADH2 suteikia kvėpavimo grandinę, kurioje vyksta šių koenzimų vandenilio oksidacija su vandeniu, kartu su ATP sinteze. Vieno acetilo CoA molekulės oksidacijos metu TCA ciklo metu susidaro 3 NADH (H +) ir 1 FADH2.
IV etapas. Audinių kvėpavimas ir konjuguotas oksidacinis fosforilinimas (mitochondrijų ATP sintezė)
Tai yra elektronų perkėlimas iš sumažintų nukleotidų į deguonį (per kvėpavimo grandinę). Kartu suformuojamas galutinis produktas - vandens molekulė. Šis elektronų transportavimas yra susijęs su ATP sinteze oksidacinio fosforilinimo procese.
Organinių medžiagų oksidavimas ląstelėse, kartu su deguonies suvartojimu ir vandens sinteze, vadinamas audinių kvėpavimu, o elektronų perdavimo grandinė (CPE) vadinama kvėpavimo grandine.
Biologinio oksidacijos savybės:
1. srautas kūno temperatūroje;
2. Esant H2O;
3. Palaipsniui plinta per daugelį etapų, dalyvaujant fermentų nešikliams, kurie mažina aktyvinimo energiją, sumažėja laisva energija, todėl energija išleidžiama porcijomis. Todėl oksidacija nėra susijusi su temperatūros padidėjimu ir nesukelia sprogimo.
Elektronai, patekę į CPE, kai jie pereina iš vieno vežėjo į kitą, praranda laisvą energiją. Didžioji šios energijos dalis yra saugoma ATP, o kai kurie - kaip šiluma.
Elektronų perkėlimas iš oksiduotų substratų į deguonį vyksta keliais etapais. Jame yra daug tarpinių vežėjų, kurių kiekvienas gali prijungti elektronus iš ankstesnio vežėjo ir perkelti į kitą. Taigi atsiranda redokso reakcijų grandinė, dėl kurios sumažėja O2 ir H2O sintezė.
Elektronų transportavimas kvėpavimo grandinėje yra konjuguotas (susietas) su protonų gradiento, reikalingo ATP sintezei, formavimu. Šis procesas vadinamas oksidaciniu fosforilinimu. Kitaip tariant, oksidacinis fosforilinimas yra procesas, kuriame biologinės oksidacijos energija paverčiama ATP chemine energija.
Kvėpavimo grandinės funkcija - sumažėjusių kvėpavimo takų vektorių, susidarančių substratų metabolizmo reakcijose (daugiausia trikarboksirūgšties cikle), panaudojimas. Kiekvieną oksidacinę reakciją pagal išlaisvintos energijos kiekį „aptarnauja“ atitinkamas kvėpavimo nešiklis: NADF, NAD arba FAD. Kvėpavimo grandinėje protonai ir elektronai yra diskriminuojami: o protonai yra pernešami per membraną, sukuriant ΔpH, elektronai perkelia palei grandinę nuo ubikvinono iki citochromo oksidazės, generuodami elektrinį potencialų skirtumą, reikalingą prototipo ATP sintezei ATP formuoti. Taigi audinių kvėpavimas „įkrauna“ mitochondrijų membraną, o oksidacinis fosforilinimas „išleidžia“.
ATSPARUMO KONTROLĖ
Elektronų perdavimas per CPE ir ATP sintezę yra glaudžiai susiję, t.y. gali įvykti tik vienu metu ir sinchroniškai.
Padidėjus ATP vartojimui ląstelėje, didėja ADP kiekis ir jo įtekėjimas į mitochondrijas. Didinant ADP (ATP sintetinio substrato) koncentraciją, padidėja ATP sintezės greitis. Taigi ATP sintezės greitis tiksliai atitinka ląstelės energijos poreikius. Kvėpavimo kontrolė vadinama audinių kvėpavimo spartinimu ir oksidaciniu fosforilinimu, didėjant ADP koncentracijai.
CPE reakcijose kai kurios energijos nėra konvertuojamos į ATP makroekonominių obligacijų energiją, bet yra išsklaidytos kaip šiluma.
Elektrinių potencialų skirtumas kvėpavimo grandinės sukurtoje mitochondrijų membranoje, kuri veikia kaip elektronų molekulinis laidininkas, yra ATP ir kitų naudingos biologinės energijos formavimo varomoji jėga. 1960 m. P. Mitchell pateikė šią koncepciją apie energijos konversiją gyvose ląstelėse, kad paaiškintų molekulinį elektronų transportavimo konjugacijos mechanizmą ir ATP formavimąsi kvėpavimo grandinėje ir greitai įgijo tarptautinį pripažinimą. Biologijos srities mokslinių tyrimų plėtrai P. Mitchellas 1978 m. Buvo apdovanotas Nobelio premija. 1997 m. P. Boyer ir J. Walker buvo apdovanotas Nobelio premija už pagrindinio bioenergijos, protonų ATP sintezės, molekulinių veikimo mechanizmų išaiškinimą.
PAOG galios išėjimo skaičiavimas etapais:
Glikolizė - 2 ATP (substrato fosforilinimas)
Protonų perkėlimas į mitochondrijus - 2 NADH * H + = 6 ATP
2 molių PVA - 2 NADH * H + = 6 ATP oksidacinis dekarboksilinimas
Krebso ciklas (įskaitant TD ir OF) - 12 * 2 = 24 moliai ATP deginant 2 acetilo likučius
IŠ VISO: 38 moliai ATP, visiškai deginant 1 molį gliukozės
1) suteikia ryšį tarp kvėpavimo substratų ir Krebso ciklo;
2) kiekvienos gliukozės molekulės oksidacijos metu tiekia dvi ATP molekules ir dvi NADH molekules (anoksinėmis sąlygomis glikolizė yra pagrindinis ATP šaltinis ląstelėje);
3) gamina tarpinius junginius sintetiniams procesams ląstelėje (pvz., Fosfololpiruvatą, būtiną fenolinių junginių ir lignino susidarymui);
4) chloroplastuose yra tiesioginis ATP sintezės kelias, nepriklausomas nuo NADPH tiekimo; be to, per glikolizę chloroplastuose saugomas krakmolas yra metabolizuojamas į triozę, kuri vėliau eksportuojama iš chloroplasto.
Glikolizės efektyvumas yra 40%.
5. Heksozių konversija
6. Gliukogenogenezė - angliavandenių susidarymas iš ne angliavandenių produktų (piruvato, laktato, glicerolio, amino rūgščių, lipidų, baltymų ir tt).