Gluck adalah pro (dari bahasa Yunani. Glycys - manis), gula anggur, dextrose; karbohidrat, yang paling biasa di alam; merujuk kepada hexoses, iaitu, monosakarida yang mengandungi 6 atom karbon. Kristal tanpa warna, tpl 146.5 ° C. Baik larut dalam air. Penyelesaian glukosa mengandungi molekul dalam borang bentuk dan b; keseimbangan dicapai apabila nisbah borang ini adalah 37% dan 63%. Glukosa aktif secara optik, memutarkan rasuk polarisasi di sebelah kanan. a -Glucose adalah komponen yang perlu bagi semua organisma hidup, dari virus ke tumbuhan dan vertebrata yang lebih tinggi (termasuk manusia); Ia adalah komponen pelbagai sebatian, dari sukrosa, selulosa dan kanji kepada glikoprotein tertentu dan asid ribonukleik virus. Bagi beberapa bakteria, glukosa adalah satu-satunya sumber tenaga. Glukosa terlibat dalam banyak tindak balas metabolik.
Kandungan glukosa darah manusia adalah kira-kira 100 mg%, ia dikawal oleh laluan neurohumoral (lihat metabolisme karbohidrat). Pengurangan kandungan glukosa (lihat Hipoglisemia) hingga 40 mg% menyebabkan gangguan drastik sistem saraf pusat. Cara utama menggunakan glukosa dalam badan adalah: transformasi anaerobik, disertai dengan sintesis ATP (lihat asid fosforik adenosine) dan berakhir dengan pembentukan asid laktik (lihat Glikolisis); sintesis glikogen; pengoksidaan aerobik kepada asid gluconik di bawah tindakan enzim glukosa oksidase (proses ini wujud dalam beberapa mikroorganisma yang menggunakannya untuk tenaga, mengalir dengan penyerapan oksigen di udara); transformasi dalam pentos dan gula mudah lain (kitaran pentosa fosfat). Dengan pengoksidaan enzimatik glukosa penuh ke CO2 dan H2O tenaga dikeluarkan: C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 686 kcal / mol, kebanyakannya terkumpul oleh sebatian ATP jenis tenaga tinggi. Sintesis glukosa dari komponen anorganik adalah proses sebaliknya dan dilakukan oleh tumbuh-tumbuhan dan beberapa bakteria yang menggunakan tenaga cahaya matahari (fotosintesis) dan tindak balas oksidatif kimia (chemosynthesis).
Dalam industri, glukosa dihasilkan oleh hidrolisis kanji. Ia digunakan dalam industri kuih; sebagai ubat - dalam perubatan.
Untuk tujuan perubatan, mereka menggunakan glukosa dalam serbuk dan tablet, serta isotonik (4.5-5%) dan penyelesaian glukosa hypertonic (10-40%). Penyelesaian isotonik digunakan (disuntik subcutaneously dan di enema) untuk mengisi badan dengan cecair; mereka juga merupakan bahan nutrien yang mudah dicerna. Dengan pengenalan larutan hipertonik (intravena), tekanan osmosis darah meningkat, proses metabolik bertambah baik, fungsi antitoxic hati meningkat, aktiviti kontraksi otot jantung bertambah, saluran diluaskan, dan air kencing meningkat. Penyelesaian glukosa digunakan dalam penyakit berjangkit, penyakit jantung, pelbagai keracunan, dan lain-lain, sering digabungkan dengan asid askorbik.
Komponen utama makanan
Terdapat tiga bidang utama penggunaan glukosa dalam badan:
glukosa dioksidakan untuk tenaga;
apabila jumlah glukosa melebihi jumlah yang diperlukan untuk tenaga, ia menjadi glikogen otot dan hati;
apabila depot glikogen adalah tepu, glukosa ditukar kepada lemak, yang disimpan dalam sel-sel lemak. [11.-C.13]
Air diperlukan untuk manusia sebagai medium untuk melaksanakan beberapa fungsi: pencernaan, penyerapan dan pengangkutan nutrien melalui saluran gastrointestinal dan sistem peredaran darah; pembubaran produk metabolik dan perkumuhan mereka dengan air kencing; menyediakan persekitaran. Dengan penyertaan air, semua reaksi biokimia dijalankan; penghantaran isyarat elektrik antara sel; peraturan suhu badan (badan sejuk apabila air menguap); pembentukan alam sekitar - pelincir untuk bergerak dan menggosok bahagian badan, seperti sendi; menyediakan badan dengan nutrien larut air. Air yang berlebihan dengan jumlah elektrolit biasa dikumuhkan dalam air kencing dan peluh. Kekurangan air di dalam badan dirasakan dengan cepat. Gejala pertama adalah sensasi kehausan, yang kedua adalah penurunan dalam jumlah atau penghentian kencing.
Peranan biologi makanan yang paling penting adalah untuk menyediakan tubuh dengan tenaga.
Tenaga makanan dibelanjakan untuk:
mengekalkan suhu badan yang berterusan;
pelaksanaan semua fungsi biologi dan proses biokimia;
mengenai prestasi oleh otot-otot kerja mekanikal;
pencernaan dan asimilasi makanan.
Nutrien penting yang paling penting adalah vitamin - sebatian organik berat molekul yang rendah yang diperlukan untuk pelaksanaan mekanisme pemangkinan enzimatik, metabolisme normal, mengekalkan homeostasis, sokongan biokimia semua fungsi penting badan. Vitamin terlibat dalam fungsi enzim. Pengambilan vitamin atau makanan yang tidak mencukupi dengan makanan menyebabkan kekurangannya dalam tubuh dan perkembangan penyakit kekurangan vitamin yang sepadan, yang berdasarkan kepada pelanggaran proses biokimia yang bergantung kepada vitamin ini. Vitamin dan kekurangan elemen surih juga dipanggil "kelaparan tersembunyi", kerana ia tidak nyata secara klinikal untuk masa yang lama. Kekurangan setiap vitamin boleh menyebabkan gangguan metabolik yang serius. Kehamilan, wanita dan kanak-kanak yang menyusu dalam tempoh kritikal, serta kanak-kanak yang membesar dalam keadaan kurang bernasib baik, yang lemah akibat penyakit yang berulang-ulang adalah yang paling berisiko untuk membangun negara-negara kekurangan.
Jika badan tidak menerima jumlah vitamin yang sesuai untuk masa yang lama, maka kekurangan vitamin dengan manifestasi klinikal tertentu timbul dan seterusnya meningkatkan kekurangan Vitamin boleh berhenti di mana-mana peringkat awal. Walau bagaimanapun, jika pengambilan pengambilan vitamin ke atas pengambilan mereka berterusan, secara semula jadi, manifestasi kekurangan vitamin akan berkembang. Biasanya terdapat dua darjah kekurangan vitamin: avitaminosis dan hipovitaminosis.
Avitaminosis difahami bermaksud kekurangan dalam satu atau satu lagi vitamin dengan gambaran klinikal yang dikemukakan dalam keadaan kekurangan: dengan kekurangan vitamin C - skurvi, vitamin D - riket, vitamin B1 - beriberi, vitamin PP - pellagra, vitamin B12 - anemia yang merosakkan.
Lebihan vitamin diperhatikan dengan peningkatan pengambilan ke dalam badan atau melanggar penghapusan (penyakit hati, buah pinggang). Selalunya, hypervitaminosis diperhatikan dengan penggunaan tanpa vitamin (tidak masuk akal) vitamin, suplemen pemakanan, makanan yang diperkaya, penggunaan makanan mewah yang berpanjangan.
Cara menggunakan glukosa dalam badan
Glukosa adalah metabolit utama dan bentuk pengangkutan karbohidrat pada manusia dan haiwan. Sumber glukosa adalah karbohidrat makanan, glikogen tisu dan proses glukoneogenesis di hati dan bahan kortikal buah pinggang. Untuk memasukkan glukosa ke dalam metabolisme, ia mesti di fosforilasi untuk membentuk glukosa-6-fosfat (G-6-F), yang kemudiannya boleh ditukar melalui pelbagai laluan metabolik. Dalam Rajah. 17.1. Laluan utama metabolisme glukosa dibentangkan.
Glikolisis
Glikolisis adalah cara utama katabolisme glukosa oleh transformasi enzimatik berturut-turut untuk laktat (tanpa pengambilan oksigen - glikolisis anaerobik) atau melalui dekarboksilasi oksidatif piruvat ke CO2 dan H2O (di hadapan oksigen - glikolisis aerobik).
Proses glikolisis aerobik termasuk beberapa peringkat:
1. Glikolisis aerobik - proses pengoksidaan glukosa dengan pembentukan dua molekul piruvat;
2. Laluan umum katabolisme, termasuk decarboxylation oksidatif piruvat kepada asetil CoA dan pengoksidaan selanjutnya dalam kitaran asid tricarboxylic;
3. Rantaian respirasi tisu, ditambah dengan tindak balas dehidrogenasi yang berlaku dalam proses penguraian glukosa.
Jumlah hasil ATP dalam pengoksidaan 1 mol glukosa ke CO2 dan H2O ialah 38 mol.
Rajah. 17.-1. Skim am metabolisme glukosa.
1 - glikolisis aerobik; 2 - glikolisis anaerobik; 3 - penapaian alkohol; 4 - laluan pentos fosfat; 5 - sintesis glikogen; 6 - kerosakan glikogen; 7 - glukoneogenesis.
Glikolisis anaerobik ialah proses pemisahan glukosa untuk membentuk laktat sebagai produk akhir. Proses ini berjalan tanpa menggunakan oksigen dan oleh itu tidak bergantung kepada kerja rangkaian mitokondria. ATP dibentuk di sini melalui tindak balas fosforilasi substrat. Baki ATP semasa glikolisis anaerob adalah 2 mol setiap 1 mol glukosa.
Glikolisis aerobik berlaku di banyak organ dan tisu dan berfungsi sebagai utama, walaupun bukan satu-satunya, sumber tenaga untuk aktiviti penting.
Di samping fungsi tenaga, glikolisis juga boleh melakukan fungsi anabolik. Metabolit glikolisis digunakan untuk mensintesis sebatian baru. Oleh itu, fruktosa-6-fosfat dan gliseraldehid-3-fosfat terlibat dalam pembentukan ribosa-5-fosfat - komponen struktur nukleotida. 3-phosphoglycerate boleh dimasukkan ke dalam sintesis asid amino seperti serine, glisin, sistein. Di dalam hati dan tisu adipose, asetil-CoA, yang terbentuk daripada piruvat, digunakan sebagai substrat dalam biosintesis asid lemak dan kolesterol.
Glikolisis anaerobik diaktifkan dalam otot semasa kerja otot intensif, berlaku dalam erythrocytes (mereka tidak mempunyai mitokondria), dan juga dalam keadaan yang berlainan bekalan oksigen yang terhad (kekejangan dan trombosis saluran darah, pembentukan plak aterosklerotik).
Laluan pentos fosfat (PPP)
PFP, yang juga dikenali sebagai shunt hexose-monophosphate, berfungsi sebagai alternatif pengoksidaan glukosa-6-fosfat. Menurut PFP, sehingga 33% daripada semua glukosa dimetabolisme dalam hati, sehingga 20% dalam jaringan adiposa, sehingga 10% pada eritrosit, dan kurang dari 1% pada tisu otot. PPP yang paling aktif berlaku dalam tisu adipose, hati, korteks adrenal, sel darah merah, kelenjar susu semasa laktasi, buah zakar. PFP terdiri daripada 2 fasa (bahagian) - mengoksida dan tidak mengoksida.
Dalam fasa oksidatif, glukosa-6-fosfat tidak teroksidasi menjadi pentosa-ribulosa-5-fosfat, dan NADPH dikurangkan.2. Dalam fasa bukan oksidatif, ribulosa-5-fosfat ditukar kepada Ribosa-5-fosfat, metabolit glikolisis dan gula fosforilasi lain.
Peranan biologi TFG:
1. Jam yang dipulihkan NADPH2 untuk biosintesis regeneratif (asid lemak, kolesterol, dan sebagainya).
2. Sintesis fosfat pentosa untuk pembentukan asid nukleik dan beberapa koenzim.
3. Sintesis monosakarida dengan jumlah atom karbon dari 3 hingga 8.
4. Neutralisasi xenobiotik - NADPH adalah perlu2.
5. Dalam tumbuh-tumbuhan - penyertaan dalam fasa gelap fotosintesis sebagai penerima CO2.
PFP tidak membawa kepada sintesis ATP, iaitu ia tidak memenuhi fungsi tenaga.
Glukoneogenesis (GNG)
Glukoneogenesis adalah sintesis glukosa daripada prekursor bukan karbohidrat. Fungsi utama GNG adalah untuk mengekalkan tahap glukosa dalam darah semasa puasa berpanjangan dan penuaan fizikal yang sengit. Proses ini berlaku terutamanya dalam hati dan kurang intensif dalam bahan kortikal ginjal, serta mukosa usus. Tisu-tisu ini boleh menghasilkan 80-100 g glukosa setiap hari.
Substrat utama (prekursor) dalam GNG adalah laktat, gliserol, kebanyakan asid amino. Kemasukan substrat dalam GNG bergantung kepada keadaan fisiologi organisma.
Laktat - produk daripada glikolisis anaerobik, terbentuk dalam otot kerja dan, secara berterusan dalam sel darah merah. Oleh itu, laktat digunakan secara berterusan dalam GNG. Glycerol dilepaskan semasa hidrolisis lemak dalam tisu adipose semasa tempoh kelaparan atau semasa melakukan senaman fizikal yang berpanjangan. Asid amino terbentuk akibat pecahan protein otot dan dilakukan dalam GNG dengan berpuasa berpanjangan atau kerja otot yang berpanjangan. Asam amino, yang, apabila katabolik, ditukar kepada pyruvate atau metabolit kitaran asid tricarboxylic, boleh dianggap sebagai pendahulunya glukosa yang berpotensi dan dipanggil glikogenik.
Daripada semua asid amino yang memasuki hati, kira-kira 30% adalah alanin. Ini kerana pecahan protein otot menghasilkan asid amino, kebanyakannya ditukar dengan segera kepada piruvat, atau terlebih dahulu menjadi oxaloacetate, dan kemudian kepada piruvat. Yang terakhir ditukar kepada alanine, memperoleh kumpulan amino daripada asid amino lain. Alanine dari otot dibawa oleh darah ke hati, di mana ia sekali lagi ditukar kepada piruvat, yang sebahagiannya dioksidakan dan sebahagiannya dimasukkan ke dalam GNG. Urutan perubahan seperti itu membawa kepada pembentukan kitaran glukosa-alanine.
Rajah. 17.2. Kitaran glukosa-alanine.
Path Acid Glucuronic
Perkadaran glukosa, dialihkan ke metabolisme di sepanjang jalan asid glucuronik adalah sangat kecil berbanding dengan banyaknya, pecah dalam proses glikolisis atau sintesis glikogen. Walau bagaimanapun, produk jalur menengah ini penting untuk badan.
UDF-glucuronate membantu meneutralkan beberapa bahan dan dadah asing. Di samping itu, ia berfungsi sebagai pendahulu residu D-glukononat dalam molekul asid hyaluronik dan heparin. Asid askorbat (vitamin C) tidak disintesis pada manusia, babi guinea, dan beberapa spesies monyet, kerana mereka kekurangan enzim gulonactone oxidase. Spesies ini harus menerima semua vitamin C yang mereka perlukan dari makanan.
Pecahan aerobik glukosa.
Sintesis glikogen
Glukosa, yang digunakan untuk mensintesiskan glikogen, adalah pra-diaktifkan.
Secara skematik, pengaktifan glukosa boleh diwakili seperti berikut:
+ ATP + UTP
GlGl-6-f Gl-1-f Gl-1-UDF
- ADF - FF
Sintesis glikogen dilakukan dengan melampirkan UDP-glukosa yang terhasil kepada rantai luaran molekul glikogen yang terdapat dalam sel-sel hati, yang dipanggil "priming". Dalam kes ini, hanya residu glukosa dimasukkan ke dalam molekul glikogen. Hasil daripada penambahan residu glukosa berulang, rantai luaran dipanjangkan dan bercabang, yang membawa kepada peningkatan ketara dalam saiz molekul glikogen.
Molekul UDP yang dikeluarkan semasa proses sintesis glikogen bertindak balas dengan ATP dan kembali ke UTP:
UDF + ATP UTP + ADF
Oleh itu, ATP adalah sumber tenaga untuk sintesis glikogen, dan UTP bertindak sebagai pembawa tenaga.
Oleh kerana sintesis, glikogen terkumpul di hati dan kepekatannya boleh mencapai 5-6%. Penukaran glukosa ke glikogen dalam hati menghalang peningkatan tajam kandungannya dalam darah semasa makan.
Sintesis glikogen dari glukosa juga berlaku di dalam otot, tetapi kepekatannya tidak melebihi 2-3%. Pembentukan glikogen dalam otot menyumbang kepada hiperglikemia makanan..
Sintesis glikogen dipercepatkan oleh hormon monosulinum.
Kerosakan glikogen
Antara makanan, glikogen hati dipecahkan dan diubah menjadi glukosa, yang masuk ke dalam darah. Pereputan ini datang dengan penyertaan asid fosforik dan dipanggil fosforolisis. Di bawah tindakan asid fosforik, residu glukosa dalam bentuk glukosa-1-fosfat secara berturut-turut dipotong daripada rantai luaran glikogen. Glikogen sepenuhnya tidak rosak. Molekul glikogen kecil yang tersisa berfungsi sebagai "benih" semasa sintesisnya daripada glukosa.
Phosphorolysis of glycogen proceeds mengikut persamaan berikut:
Glikogen asal Glycogen- "benih"
Gl-1-f Gl-6-f Glukosa + N3Ro4
Pecahan glikogen dalam hati kepada glukosa sering dirujuk sebagai glukogenesis dan dipercepat oleh hormon glukagon dan adrenalin.
Kerana aliran di hati dari dua proses bertentangan: sintesis glikogen dari glukosa dan penguraiannya menjadi glukosa sekali lagi, kepekatannya dalam darah berubah hanya dalam julat kecil, dan oleh itu darah sentiasa membekalkan semua organ dengan glukosa.
Dalam otot, pecahan glikogen biasanya diperhatikan apabila melakukan kerja fizikal. Walau bagaimanapun, glukosa bebas tidak dibentuk di sini, kerana tidak ada enzim dalam sel-sel otot yang menyebabkan hidrolisis glukosa-6-fosfat. Glukosa-1-fosfat dan glukosa-6-fosfat kerana adanya residu fosfat melalui dinding sel-sel otot tidak boleh lulus dan oleh itu semua transformasi selanjutnya dari sebatian ini mengalir terus ke dalam otot dan bertujuan untuk memberi mereka tenaga.
Pecahan glikogen dalam otot merangsang hormon adrenalin, yang dilepaskan ke dalam darah hanya semasa kerja otot.
Katabolisme karbohidrat
Penggunaan glukosa dalam badan dilakukan dengan dua cara:
· Kebanyakan karbohidrat (90-95%) menjalani penguraian sepanjang laluan hekso-difosfat (GDF-path), yang merupakan sumber utama tenaga untuk badan.
· Sebahagian kecil glukosa (5-10%) hancur di sepanjang laluan hexo-monophosphate (GMP-path), yang mempunyai tujuan anabolik dan menyediakan pelbagai sintesis dengan ribosa dan hidrogen dalam bentuk NADPH2
Laluan GDF boleh menjadi aerobik dan aerobik. Jalur GDF aerobik berfungsi secara berterusan, dan karbohidrat anaerobik pecahan diperhatikan hanya dengan peningkatan keperluan tenaga sel-sel, terutamanya dalam otot-otot rangka.
Pecahan aerobik glukosa.
Kerosakan karbohidrat aerobik melalui laluan GDP adalah satu proses yang kompleks dan pelbagai langkah yang melibatkan puluhan reaksi pertengahan yang akhirnya membawa kepada pembentukan karbon dioksida dan air dengan pembebasan sejumlah besar tenaga. Proses ini boleh dibahagikan kepada tiga peringkat, berturut-turut mengikut satu sama lain.
Tahap pertama dari laluan GDP berjalan di sitoplasma sel. Pada tahap ini, glukosa ditukar kepada asid pyruvic (piruvat). Tahap ini sering dipanggil glikolisis.
Pada peringkat pertama, glukosa melalui interaksi dengan ATP masuk ke dalam bentuk aktif - glukosa-6-fosfat:
Ini adalah satu-satunya reaksi yang menyebabkan glukosa dalam badan. Oleh itu, semua transformasi glukosa dalam badan bermula dengan pembentukan glukosa-6-fosfat. Selanjutnya, glukosa-6-fosfat memasuki pelbagai jalur metabolisme glukosa.
Semasa pengoksidaan aerobik, glukosa ditukar kepada produk akhir - karbon dioksida dan air - dengan mengeluarkan sejumlah besar tenaga, di mana 36-38 molekul ATP disintesis setiap satu molekul glukosa.
Persamaan akhir laluan GDF glukosa aerobik
Langkah penting dalam penguraian aerobik glukosa ialah kitaran Krebs, di mana asetil aseten A teroksida ke CO2 dan H2Mengenai dengan pengeluaran sejumlah besar tenaga, yang mana banyak ATP disintesis
194.48.155.245 © studopedia.ru bukan pengarang bahan yang diposkan. Tetapi menyediakan kemungkinan penggunaan percuma. Adakah terdapat pelanggaran hak cipta? Tulis kepada kami | Maklumbalas.
Lumpuhkan adBlock!
dan muat semula halaman (F5)
sangat diperlukan
Glukosa sebagai metabolit yang paling penting dalam metabolisme karbohidrat. Skim am sumber dan cara penggunaan glukosa dalam badan.
Karbohidrat haiwan yang paling biasa adalah glukosa. Ia adalah dalam bentuk glukosa bahawa sebahagian besar karbohidrat makanan memasuki darah. Karbohidrat dalam hati ditukar menjadi glukosa, apabila semua karbohidrat lain boleh terbentuk daripada glukosa. Glukosa digunakan sebagai bahan api utama dalam tisu mamalia. Oleh itu, ia memainkan peranan sebagai pengikat antara tenaga dan fungsi plastik karbohidrat. Sumber karbohidrat tubuh adalah karbohidrat makanan - terutama kanji dan glikogen, serta sukrosa dan laktosa. Di samping itu, glukosa boleh dibentuk di dalam badan daripada asid amino, serta dari gliserol, yang merupakan sebahagian daripada lemak.
Sumber utama glukosa ialah: - makanan
- pecahan polisakarida sokongan glikogen
- sintesis glukosa daripada prekursor bukan karbohidrat (terutamanya dari asid amino glikogen) - glukonogenesis.
Cara utama penggunaan glukosa:
1) pembentukan tenaga dalam pengoksidaan aerobik dan anaerobik glukosa
2) penukaran kepada monosakarida lain
3) penukaran kepada glikogen dan heteropolisakarida
4) penukaran kepada lemak, beberapa asid amino, dan sebagainya.
49. Penguraian aerobik adalah laluan utama untuk katabolisme glukosa pada manusia dan organisma aerobik yang lain. Urutan reaksi terhadap pembentukan piruvat (glikolisis aerobik).
Kepentingan taburan dan fisiologi pecahan aerobik glukosa. Penggunaan glukosa untuk sintesis lemak dalam hati dan tisu adipose.
Di mana untuk bermula? Terdapat dua cara yang boleh menyebabkan kerosakan glukosa aerobik. Laluan Dichotomic dan pentophosphate.
Mengapa ini perlu? Jalan dikotomus menyediakan sel 38 dengan molekul ATP akibat tiga peringkat. Glikolisis pertama, berlaku di sitosol, selebihnya dalam mitokondria.
Yang kedua lebih menarik, sebagai hasilnya:
Dibentuk NADP + N, yang menyangkut sintesis asid lemak dan steroid, serta 3-phosphoglyceraldehyde, pada sintesis lipid. Bersukacitalah!
Pecahan anaerobik glukosa (glikolisis anaerobik). Pengoksidaan glikolitik, piruvat sebagai penerima hidrogen. Fosforilasi substrat. Kepentingan pengedaran dan fisiologi laluan penguraian glukosa ini.
Dalam keadaan tertentu, penyediaan oksigen ke tisu mungkin tidak memenuhi keperluan mereka. Sebagai contoh, pada peringkat awal kerja otot yang sengit di bawah tekanan, pengecutan jantung mungkin tidak mencapai frekuensi yang diingini, dan keperluan otot untuk oksigen untuk pecahan aerobik glukosa adalah tinggi. Dalam kes sedemikian, satu proses bermula yang berjalan tanpa oksigen dan berakhir dengan pembentukan laktat daripada asid piruvat. Proses ini disebut disintegrasi anaerobik, atau glikolisis anaerob. Penguraian glukosa anaerobik bukanlah tenaga yang cekap, tetapi proses ini dapat menjadi satu-satunya sumber tenaga bagi sel otot.
Glycolysis anaerobik merujuk kepada proses pemisahan glukosa untuk membentuk laktat sebagai produk akhir. Proses ini berjalan tanpa menggunakan oksigen dan oleh itu tidak bergantung kepada kerja rantai pernafasan mitokondria. ATP dibentuk oleh tindak balas fosforilasi substrat. Persamaan keseluruhan proses:
Dengan glikolisis anaerob, semua 10 tindak balas yang sama dengan glikolisis aerobik berlaku di sitosol. Hanya reaksi ke-11, di mana piruvat dipulihkan oleh NADH sitosolik, khusus untuk glikolisis anaerobik. Pengurangan piruvat kepada laktat dipangkin oleh laktat dehidrogenase (tindak balas itu boleh diterbalikkan, dan enzim dinamakan selepas reaksi sebaliknya). Tindak balas ini memastikan penjanaan semula NAD + dari NADH tanpa penyertaan rantai pernafasan mitokondria dalam keadaan yang melibatkan bekalan oksigen ke sel yang tidak mencukupi. Peranan penerima hidrogen dari NADH (seperti oksigen dalam rantaian pernafasan) dilakukan oleh piruvat. Oleh itu, pentingnya tindak balas pengurangan piruvat tidak terletak pada pembentukan laktat, tetapi pada hakikatnya tindak balas sitosol ini menyediakan untuk penjanaan semula NAD +. Di samping itu, laktat bukanlah produk akhir metabolisme yang dikeluarkan dari badan. Bahan ini dihapuskan dalam darah dan digunakan, bertukar menjadi glukosa di dalam hati, atau apabila oksigen tersedia, ia berubah menjadi piruvat, yang memasuki jalan umum katabolisme, mengoksida ke CO.2 dan H2O.
Fosforilasi substrat, kerana ia adalah sebahagian daripada laluan metabolik ("rantaian substrat"). Keanehan mereka dipangkin oleh enzim larut. Kaedah ini dikaitkan dengan pemindahan fosfat tenaga tinggi atau tenaga ikatan tenaga tinggi bahan (substrat) kepada ADP. Bahan-bahan tersebut termasuk metabolit glikolisis (asid 1,3-diphosphoglyceric, phosphoenolpyruvate), kitaran asid tricarboxylic (succinyl-SKOA) dan creatine fosfat. Tenaga hidrolisis ikatan tenaga tinggi mereka adalah lebih tinggi daripada 7.3 kcal / mol dalam ATP, dan peranan bahan-bahan ini dikurangkan kepada penggunaan tenaga ini untuk fosforilasi molekul ADP ke ATP. Perbezaan: sumber tenaga berlainan, untuk oksidatif, pergerakan elektron dalam rantaian pernafasan adalah perlu, untuk substrat, tenaga ikatan makroergik diperlukan.
Cara menggunakan glukosa dalam sel 11
1.5 Cara menggunakan glukosa dalam sel
Glukosa mengambil bahagian dalam beberapa laluan metabolik sebagai substrat:
1. Ia boleh mengoksidasi semasa glikolisis dan laluan metabolik seterusnya, menyediakan sel dengan tenaga.
2. Glukosa bertindak sebagai substrat dalam laluan pentos fosfat.
3. Di dalam hati dan otot, glukosa disimpan sebagai glikogen. Proses ini dipanggil glycogenogenesis.
1.6 Glikolisis
Ciri-ciri umum dan substrat
Kebanyakan glukosa memasuki badan dengan makanan (sebahagian kecil disintesis di hati dan buah pinggang) akibat pecahan polisakarida dalam usus dan penyerapan monosakarida seterusnya. Selanjutnya, glukosa dari aliran darah dipindahkan ke sitosol sel menggunakan pembawa protein khas, protein GLUT. Dalam sitosol sel adalah enzim glikolisis.
Glycolysis (juga dikenali sebagai Embden - Meyerhoff - Parnas Path) adalah laluan metabolik untuk pengoksidaan glukosa, di mana dua molekul asid piruvat (pyruvate dalam mod aerobik, iaitu di hadapan oksigen) atau asid laktik laktat dalam mod anaerobik atau oksigen). Tenaga bebas yang dikeluarkan semasa laluan ini digunakan untuk membentuk ikatan makroergik dalam ATP. Glikolisis dalam mod aerobik mempunyai 10 reaksi enzimatik. Dalam mod anaerobik, tindak balas ke-11 tambahan berlaku.
Glikolisis boleh dibahagikan kepada 2 fasa:
1. Fasa 1 (fasa persediaan): semasa fasa ini, glukosa dua kali phosphorylated dan diuraikan kepada dua molekul gliseraldehid-3-fosfat. Pada tahap ini 2 molekul ATP dimakan.
2. Tahap 2 (fasa pembentukan ATP): dua molekul gliseraldehid-3-fosfat ditukar kepada pyruvate untuk membentuk 4 ATP dan 2 NADH, yang dengan kehadiran elektron pemindahan oksigen ke rantaian pernafasan membentuk 6 lagi molekul ATP. Dalam ketiadaan oksigen, NADH berpartisipasi dalam pengurangan piruvat kepada laktat, sementara mengoksida ke NAD +.
Glukosa sebagai metabolit yang paling penting dalam metabolisme karbohidrat. Skim am sumber dan cara penggunaan glukosa dalam badan.
Karbohidrat haiwan yang paling biasa adalah glukosa. Ia adalah dalam bentuk glukosa bahawa sebahagian besar karbohidrat makanan memasuki darah. Karbohidrat dalam hati ditukar menjadi glukosa, apabila semua karbohidrat lain boleh terbentuk daripada glukosa. Glukosa digunakan sebagai bahan api utama dalam tisu mamalia. Oleh itu, ia memainkan peranan sebagai pengikat antara tenaga dan fungsi plastik karbohidrat. Sumber karbohidrat tubuh adalah karbohidrat makanan - terutama kanji dan glikogen, serta sukrosa dan laktosa. Di samping itu, glukosa boleh dibentuk di dalam badan daripada asid amino, serta dari gliserol, yang merupakan sebahagian daripada lemak.
Sumber utama glukosa ialah: - makanan
- pecahan polisakarida sokongan glikogen
- sintesis glukosa daripada prekursor bukan karbohidrat (terutamanya dari asid amino glikogen) - glukonogenesis.
Cara utama penggunaan glukosa:
1) pembentukan tenaga dalam pengoksidaan aerobik dan anaerobik glukosa
2) penukaran kepada monosakarida lain
3) penukaran kepada glikogen dan heteropolisakarida
4) penukaran kepada lemak, beberapa asid amino, dan sebagainya.
49. Penguraian aerobik adalah laluan utama untuk katabolisme glukosa pada manusia dan organisma aerobik yang lain. Urutan reaksi terhadap pembentukan piruvat (glikolisis aerobik).
Skim penggunaan glukosa dalam badan
Peranan metabolisme karbohidrat. Sumber glukosa dan cara untuk menggunakannya dalam badan.
49. Skim mudah hidrolisis kanji dan glikogen dalam badan haiwan.
50. Glikolisis dan peringkat utamanya. Nilai glikolisis.
Esensi, jumlah tindak balas dan kecekapan glikolisis.
Peranan metabolisme karbohidrat. Sumber glukosa dan cara untuk menggunakannya dalam badan.
Peranan utama karbohidrat ditentukan oleh fungsi tenaga mereka.
Glukosa (daripada bahasa Yunani kuno γλυκύς manis) (C6H12O6), atau gula anggur adalah putih atau tidak berwarna, bahan tidak berbau, mempunyai rasa manis, larut dalam air. Gula tebu adalah lebih kurang 25% lebih manis daripada glukosa. Glukosa adalah karbohidrat yang paling penting untuk seseorang. Dalam manusia dan haiwan, glukosa adalah sumber tenaga utama dan paling sejagat untuk memastikan proses metabolik. Glukosa didepositkan dalam haiwan dalam bentuk glikogen, dalam tumbuhan - dalam bentuk kanji.
Sumber glukosa
Di bawah keadaan biasa, karbohidrat adalah sumber utama karbohidrat untuk manusia. Keperluan harian untuk karbohidrat adalah kira-kira 400 g Dalam proses mengasimilkan makanan, semua polimer karbohidrat eksogen dipecah menjadi monomer, hanya monosakarida dan turunannya dibebaskan ke dalam persekitaran dalaman badan.
Glukosa darah adalah sumber tenaga langsung di dalam badan. Kelajuan penguraiannya dan pengoksidaan, serta keupayaan untuk segera mengeluarkan dari depot, menyediakan mobilisasi kecemasan sumber tenaga dengan kos tenaga yang semakin meningkat dalam kes-kes kegembiraan emosional, dengan beban otot yang sengit, dan sebagainya.
Tahap glukosa dalam darah adalah 3.3-5.5 mmol / l (60-100 mg%) dan merupakan pemanfaatan yang paling penting dalam organisma. Terutamanya sensitif terhadap menurunkan glukosa darah (hypoglycemia) adalah sistem saraf pusat. Hipoglikemia kecil ditunjukkan oleh kelemahan dan keletihan umum. Dengan penurunan dalam glukosa darah menjadi 2.2-1.7 mmol / l (40-30 mg%), sawan, kecelaruan, kehilangan kesedaran, dan tindak balas vegetatif berkembang: berpeluh meningkat, perubahan lumen kulit, dan sebagainya. nama "koma hypoglycemic". Pengenalan glukosa ke dalam darah dengan cepat menghilangkan gangguan ini.
Peranan tenaga glukosa.
1. Dalam sel, glukosa digunakan sebagai sumber tenaga. Bahagian utama glukosa, selepas lulus siri transformasi, dibelanjakan untuk sintesis ATP dalam proses fosforilasi oksidatif. Lebih daripada 90% karbohidrat digunakan untuk pengeluaran tenaga semasa glikolisis.
2. Cara penggunaan tenaga glukosa tambahan - tanpa pembentukan ATP. Laluan ini dipanggil pentose fosfat. Di hati, ia membentuk kira-kira 30% daripada penukaran glukosa, dalam sel-sel lemak ia sedikit lebih. Tenaga ini digunakan untuk pembentukan NADP, yang berfungsi sebagai penderma hidrogen dan elektron yang diperlukan untuk proses sintetik - pembentukan asam nukleik dan hempedu, hormon steroid.
3. Penukaran glukosa kepada glikogen atau lemak berlaku di sel-sel hati dan tisu adipose. Apabila kedai karbohidrat rendah, sebagai contoh, di bawah tekanan, glunogenesis berkembang - sintesis glukosa daripada asid amino dan gliserol.
Skim penggunaan glukosa dalam badan
Metabolisme karbohidrat dalam tubuh manusia terdiri daripada proses-proses berikut:
1. Pencernaan dalam saluran pencernaan poli dan disakarida yang dibekalkan dengan makanan kepada monosakarida, penyerapan lagi monosakarida dari usus ke dalam darah.
2. Sintesis dan penguraian glikogen dalam tisu (glikogenesis dan glikogenolisis), terutamanya dalam hati.
Glikogen adalah bentuk utama pemendapan glukosa dalam sel haiwan. Dalam tumbuh-tumbuhan, fungsi yang sama dilakukan oleh kanji. Secara struktural, glikogen, seperti kanji, adalah polimer bercabang glukosa. Walau bagaimanapun, glikogen lebih bercabang dan padat. Cabang memberikan kelegaan cepat apabila glikogen memecah sejumlah besar monomer terminal.
-adalah bentuk utama penyimpanan glukosa dalam sel haiwan
-membentuk rizab tenaga yang dapat dengan cepat digerakkan jika perlu untuk mengimbangi kekurangan glukosa secara tiba-tiba
Kandungan glikogen dalam tisu:
-Ia didepositkan dalam bentuk granul dalam sitoplasma dalam pelbagai jenis sel (terutamanya hati dan otot)
-Hanya glikogen yang tersimpan dalam sel hati boleh diproses menjadi glukosa untuk menyuburkan seluruh badan. Jumlah jisim glikogen di dalam hati boleh mencapai 100-120 gram pada orang dewasa
-Glikogen hati tidak pernah pecah sepenuhnya.
-Dalam otot, glikogen diproses menjadi glukosa-6-fosfat, secara eksklusif untuk penggunaan tempatan. Dalam otot glikogen tidak lebih daripada 1% daripada jumlah keseluruhan otot berkumpul.
-Sebilangan kecil glikogen didapati di buah pinggang, dan bahkan kurang dalam sel otak glial dan leukosit.
Sintesis dan penguraian glikogen tidak berubah menjadi satu sama lain, proses-proses ini berlaku dalam pelbagai cara.
Molekul glikogen mengandungi sehingga 1 juta sisa glukosa, oleh itu, sejumlah besar tenaga digunakan dalam sintesis. Keperluan untuk menukar glukosa kepada glikogen adalah disebabkan oleh pengumpulan sejumlah besar glukosa dalam sel akan menyebabkan peningkatan tekanan osmosis, kerana glukosa adalah bahan larut. Sebaliknya, glikogen terkandung di dalam sel dalam bentuk granul, dan sedikit larut.
Glycogen disintesis semasa tempoh pencernaan (dalam masa 1-2 jam selepas pengambilan makanan karbohidrat). Glikogenesis berlaku secara intensif di dalam hati dan otot rangka.
Untuk memasukkan 1 residu glukosa dalam rantai glikogen, 1 ATP dan 1 UTP dibelanjakan.
Pengaktif utama - insulin hormon
Ia diaktifkan dalam selang antara makanan dan semasa kerja fizikal, apabila tahap glukosa dalam darah menurun (hypoglycemia relatif)
Pengaktif utama pembusukan:
di hati - hormon glukagon
dalam otot - hormon adrenalin
Satu skim hidrolisis kanji dan glikogen dalam badan haiwan.
3. Laluan pentosa fosfat (kitaran pentosa) adalah jalur anaerobik pengoksidaan langsung glukosa.
Sepanjang laluan ini, tidak lebih daripada 25-30% glukosa memasuki sel-sel itu
Persamaan yang terhasil daripada laluan pentos fosfat:
6 molekul glukosa + 12 NADP → 5 molekul glukosa + 6 CO2 + 12 NADPH2
Peranan biologi laluan pentos fosfat pada orang dewasa adalah untuk melaksanakan dua fungsi penting:
· Ia adalah pembekal pentoses, yang diperlukan untuk sintesis asid nukleik, koenzim, makroskop untuk tujuan plastik.
· Berkhidmat sebagai sumber NADPH2, yang pada gilirannya digunakan untuk:
1. sintesis pemulihan hormon steroid, asid lemak
2. secara aktif mengambil bahagian dalam peneutralan bahan-bahan toksik di dalam hati
4. Glikolisis - pecahan glukosa. Pada mulanya, istilah ini hanya bermaksud penapaian anaerobik, yang berpunca daripada pembentukan asid laktik (laktat) atau etanol dan karbon dioksida. Pada masa ini, konsep "glikolisis" digunakan secara meluas untuk menggambarkan pecahan glukosa, melalui pembentukan glukosa-6-fosfat, fruktosa diphosphat dan piruvat kedua-duanya tanpa kehadiran dan kehadiran oksigen. Dalam kes kedua, istilah "glikolisis aerobik" digunakan, berbeza dengan "glikolisis anaerobik", memuncak dalam pembentukan asid laktik atau laktat.
Glikolisis
Molekul glukosa yang kecil dan tidak berupaya dapat meresap melalui sel melalui penyebaran. Agar glukosa kekal di dalam sel, ia mesti ditukar kepada bentuk yang dikenakan (biasanya glukosa-6-fosfat). Reaksi ini dipanggil menyekat, atau mengunci.
Cara lanjut untuk menggunakan glukosa-6-fosfat dalam sel:
-Glikolisis dan pengoksidaan glukosa aerobik lengkap
-Kitaran pentosa fosfat (pengoksidaan separa glukosa ke pentos)
-Sintesis glikogen, dsb.
Glikolisis berlaku di sitoplasma sel. Produk akhir langkah ini adalah asid piruvat.
GLYCOLYSIS ANAEROBIK - proses glukosa dipecah dengan pembentukan produk akhir laktat melalui piruvat. Ia mengalir tanpa menggunakan oksigen dan oleh itu tidak bergantung kepada kerja rantai pernafasan mitokondria.
Mengalir dalam otot ketika melakukan beban yang kuat, pada menit pertama kerja otot, di eritrosit (di mana mitokondria tidak hadir), serta organ-organ yang berlainan di bawah keadaan bekalan oksigen yang terbatas, termasuk dalam sel-sel tumor. Proses ini berfungsi sebagai penunjuk peningkatan kadar pembahagian sel dengan penyediaan sistem pembuluh darah yang tidak mencukupi.
1. Tahap persiapan (hasil dengan kos dua molekul ATP)
Enzim: glucokinase; isomerase phosphofructo;
2. Tahap pembentukan triosis (pemisahan glukosa menjadi 2 serpihan karbon)
Fruktosa-1,6-diphosphate → 2 glyceroaldehyde-3-fosfat
3. Tahap oksidatif glikolisis (memberikan 4 mol ATP setiap 1 mol glukosa)
2 glyceroaldehyde-3-phosphate + 2 NAD + → 2 PVK +2 ATP
2 PVK + 2 NADH * H + → 2 laktat + 2 NAD +
2NAD memberikan 6 ATP
Kaedah sintesis ATP ini, dilakukan tanpa penyertaan respirasi tisu dan, oleh itu, tanpa penggunaan oksigen, yang disediakan oleh tenaga rizab substrat, dipanggil anaerobik, atau substrat, fosforilasi.
Ini adalah cara terpantas untuk mendapatkan ATP. Perlu diingat bahawa pada peringkat awal, dua molekul ATP digunakan untuk mengaktifkan glukosa dan fruktosa-6-fosfat. Akibatnya, penukaran glukosa ke piruvat disertai oleh sintesis lapan molekul ATP.
Persamaan umum untuk glikolisis ialah:
Glukosa + O2 + 8ADF + 8H3PO4 → 2 Pyruvate + 2H2O + 8 ATP,
Atau
1. Glikolisis adalah jalur bebas mitokondria untuk pengeluaran ATP dalam sitoplasma (2 mol ATP setiap 1 mol glukosa). Kepentingan fisiologi asas - penggunaan tenaga yang dikeluarkan dalam proses ini untuk sintesis ATP. Metabolit glikolisis digunakan untuk mensintesis sebatian baru (nukleosida; asid amino: serine, glisin, sistein).
2. Jika glikolisis diteruskan ke laktat, maka NAD + "regenerasi" berlaku tanpa penyertaan respirasi tisu.
3. Dalam sel yang tidak mengandungi mitokondria (eritrosit, spermatozoa), glikolisis adalah satu-satunya cara untuk mensintesis ATP
4. Apabila mitokondria diracuni dengan karbon monoksida dan racun pernafasan yang lain, glikolisis membolehkan survival
1. Kadar glikolisis berkurangan jika glukosa tidak memasuki sel (peraturan oleh jumlah substrat), bagaimanapun, penguraian glikogen tidak lama lagi bermula dan kadar glikolisis dipulihkan
2. AMP (isyarat tenaga rendah)
3. Peraturan glikolisis dengan hormon. Merangsang glikolisis: Insulin, Adrenalin (merangsang pecahan glikogen, dalam otot, glukosa-6 fosfat terbentuk dan glikolisis diaktifkan oleh substrat). Menghalang glikolisis: Glukagon (menindas gen pyruvate kinase; menerangkan pyruvate kinase ke dalam bentuk tidak aktif)
Makna glikolisis anaerobik adalah ringkas
- Di bawah keadaan kerja otot yang sengit, semasa hipoksia (contohnya, berjalan kuat untuk 200m selama 30 s), pecahan karbohidrat buat sementara waktu berlaku di bawah keadaan anaerobik
- Molekul NADH tidak boleh menderma hidrogen mereka, kerana rantaian pernafasan di mitokondria "tidak berfungsi"
- Kemudian di sitoplasma penerima yang baik hidrogen adalah piruvat, produk akhir tahap pertama.
- Semasa beristirahat, selepas kerja berotot intensif, oksigen mula memasuki sel.
- Ini membawa kepada "pelancaran" rantaian pernafasan.
- Akibatnya, glikolisis anaerobik dihalang secara automatik dan beralih ke aerobik, lebih cekap tenaga
- Perencatan glikolisis anaerobik oleh oksigen memasuki sel itu dipanggil KESAN PASTER.
KESAN PASTER. Ia terdiri dalam kemurungan pernafasan (O.2a) glikolisis anaerobik, i.e. beralih dari glikolisis aerobik kepada pengoksidaan anaerobik. Jika kain dibekalkan dengan O2, maka 2NADN2, pengoksidaan yang terbentuk dalam proses tindak balas pusat teroksidasi dalam rantaian pernafasan, oleh itu PVC tidak berubah menjadi laktat, tetapi menjadi asetil CoA, yang terlibat dalam kitaran TCA.
Peringkat pertama pecahan karbohidrat - glikolisis anaerobik - hampir terbalik. Dari pyruvate, serta dari laktat yang timbul di bawah keadaan anaerobik (asid laktik), glukosa boleh disintesis, dan daripadanya glikogen.
Keseragaman glikolisis anaerobik dan aerobik terletak pada fakta bahawa proses ini meneruskan dengan cara yang sama dengan penyertaan enzim yang sama sebelum pembentukan PVC.
LENGKAP OXIDATION GLUCOSE AEROBIC (PAOG):
Oleh kerana aktiviti mitokondria, ia dapat mengoksida glukosa sepenuhnya dengan karbon dioksida dan air.
Dalam kes ini, glikolisis adalah langkah pertama dalam metabolisme glukosa oksidatif.
Sebelum penubuhan mitokondria ke PAOG, laktat glikolitik perlu diubah menjadi PVC.
1. Glikolisis dengan penukaran seterusnya 2 mol laktat kepada 2 mol PVA dan pengangkutan proton kepada mitokondria
2. Decarboxylation oksidatif 2 mol piruvat dalam mitokondria dengan pembentukan 2 mol acetylCoA
3. Pembakaran sisa asetil dalam kitaran Krebs (2 pusingan kitaran Krebs)
4. Pernafasan tisu dan fosforilasi oksidatif: NADH * H + dan FADH2, yang dihasilkan dalam kitar Krebs, decarboxylation oksidatif piruvat dan dipindahkan melalui pengangkutan malat dari sitoplasma, digunakan
Tahap katabolisme pada contoh PAOG:
-Glikolisis, pengangkutan proton ke mitokondria (tahap I),
- decarboxylation oksidatif piruvat (peringkat II)
-Kitaran Krebs - Peringkat III
-Pernafasan tisu dan fosforilasi oksidatif konjugat - Peringkat IV (sintesis ATP mitochondria)
Ii. Semasa peringkat kedua, karbon dioksida dan dua atom hidrogen dipotong daripada asid piruvat. Atom hidrogen yang berpecah dalam rantaian pernafasan dipindahkan ke oksigen dengan sintesis ATP serentak. Asid asetik dibentuk daripada piruvat. Dia menyertai bahan khas, coenzyme A.
Bahan ini adalah pembawa residu asid. Hasil daripada proses ini adalah pembentukan bahan acetyl coenzyme A. Bahan ini mempunyai aktivitas kimia tinggi.
Persamaan akhir tahap kedua:
СЗН4ОЗ + 1 / 2О2 + HSKoA + 3 ADP + 3 НзРО4 - СНз- С
SKoA + CO2 + H2O + 3ATF
Pyruvate Coenzyme A Acetyl CoA
Coetzyme Acetyl A menjalani pengoksidaan lanjut dalam kitaran asid tricarboxylic (kitaran Krebs) dan ditukar kepada CO2 dan H2O.
Iii. Ini adalah peringkat ketiga. Oleh kerana tenaga yang dikeluarkan pada peringkat ini, sintesis ATP juga dijalankan.
Kitaran asid trikarboksilat (TCA) adalah peringkat terakhir katabolisme bukan sahaja karbohidrat, tetapi semua sebatian organik lain. Ini disebabkan oleh penguraian karbohidrat, lemak dan asid amino menghasilkan produk perantaraan biasa, asid asetik, yang berkaitan dengan pengangkutnya, koenzim A, dalam bentuk acetyl coenzyme A.
Kitaran Krebs berlaku di mitokondria dengan pengambilan oksigen wajib dan memerlukan fungsi pernafasan tisu.
Reaksi pertama kitaran ialah interaksi asetil aseten A dengan asid oksalik-asetik (SCHUK) dengan pembentukan asid sitrik.
Asid sitrik mengandungi tiga kumpulan carboxyl, iaitu asid tricarboxylic, yang menyebabkan nama kitaran ini.
Oleh itu, tindak balas ini dipanggil kitaran asid sitrik. Membentuk serangkaian asid trikarboksilat pertengahan, asid sitrik sekali lagi berubah menjadi asid oksalik-asetik dan ulangan kitaran. Hasil reaksi ini adalah pembentukan hidrogen pecahan, yang, setelah melewati rantaian pernafasan, membentuk air dengan oksigen. Pemindahan setiap pasangan atom hidrogen ke oksigen disertai oleh sintesis tiga molekul ATP. Secara keseluruhan, pengoksidaan satu molekul asetil koenzim A mensintesis 12 molekul ATP.
Persamaan Kitar Akhir Krebs (peringkat ketiga):
SKoA + 2О2 + Н2О + 12АФФ + 12 НОРО → НSКoА + 2 СО2 + Н2О + 12АТФ
Secara skematik, kitaran Krebs boleh diwakili seperti berikut:
Hasil daripada semua tindak balas ini, 36 molekul ATP terbentuk. Secara keseluruhan, glikolisis menghasilkan 38 molekul ATP setiap molekul glukosa.
Glukosa + 6 O2 + 38 ADF + 38 H3 PO4 → 6CO2 + 6 H2O + 38 ATP
Peranan biologi TCA
Kitaran Krebs melakukan integrasi, amfibolik (iaitu, katabolik dan anabolik), tenaga dan hidrogen-penderma peranan.
1. Peranan penyepaduan adalah TCA adalah cara terakhir yang mengoksidakan molekul bahan api - karbohidrat, asid lemak dan asid amino.
2. Acetyl CoA dioksidakan dalam kitaran TCA - ini adalah peranan katabolik.
3. Peranan anabolik kitaran adalah bahawa ia membekalkan produk perantaraan untuk proses biosintetik. Sebagai contoh, oxaloacetate digunakan untuk sintesis aspartat, a-ketoglutarate untuk pembentukan glutamat, dan succinyl-CoA untuk sintesis heme.
4. Satu molekul ATP dibentuk di CTC pada tahap fosforilasi substrat - ini adalah peranan tenaga.
5. Hidrogen-donor terdiri daripada hakikat bahawa CTC menyediakan dengan koenzim yang dikurangkan NADH (H +) dan FADH2 rantaian pernafasan, di mana pengoksidaan hidrogen daripada coenzim ini ke air, ditambah dengan sintesis ATP, berlaku. Semasa pengoksidaan satu molekul CoA asetil dalam kitaran TCA, 3 NADH (H +) dan 1 FADH2 terbentuk.
Peringkat IV. Pernafasan tisu dan fosforilasi oksidatif konjugasi (mitokondria ATP sintesis)
Ini adalah pemindahan elektron dari nukleotida yang dikurangkan menjadi oksigen (melalui rantaian pernafasan). Ia disertai dengan pembentukan produk akhir - sebuah molekul air. Pengangkutan elektron ini dikaitkan dengan sintesis ATP dalam proses fosforilasi oksidatif.
Pengoksidaan bahan organik dalam sel, disertai dengan penggunaan oksigen dan sintesis air, dipanggil pernafasan tisu, dan rantai pemindahan elektron (CPE) dipanggil rantaian pernafasan.
Ciri pengoksidaan biologi:
1. Aliran pada suhu badan;
2. Di hadapan H2O;
3. Mengalir secara beransur-ansur melalui pelbagai peringkat dengan penyertaan pembawa enzim, yang mengurangkan tenaga pengaktifan, terdapat pengurangan tenaga bebas, dengan hasilnya tenaga dibebaskan dalam bahagian. Oleh itu, pengoksidaan tidak disertai oleh kenaikan suhu dan tidak menyebabkan letupan.
Elektron memasuki CPE, ketika mereka bergerak dari satu carrier ke yang lain, kehilangan tenaga bebas. Kebanyakan tenaga ini disimpan di ATP, dan ada yang hilang sebagai panas.
Pemindahan elektron dari substrat teroksida ke oksigen berlaku dalam beberapa peringkat. Ia melibatkan sebilangan besar pembawa perantaraan, masing-masing yang dapat melampirkan elektron dari pembawa sebelumnya dan dipindahkan ke yang seterusnya. Oleh itu, rantai tindak balas redoks timbul, mengakibatkan pengurangan O2 dan sintesis H2O.
Pengangkutan elektron dalam rantaian pernafasan konjugasi (dikaitkan) dengan pembentukan gradien proton yang diperlukan untuk sintesis ATP. Proses ini dipanggil fosforilasi oksidatif. Dalam erti kata lain, fosforilasi oksidatif adalah proses di mana tenaga pengoksidaan biologi diubah menjadi tenaga kimia ATP.
Fungsi rantaian pernafasan - penggunaan vektor pernafasan berkurangan yang terbentuk dalam tindak balas pengoksidaan metabolik substrat (terutamanya dalam kitaran asid tricarboxylic). Setiap tindak balas oksidatif selaras dengan jumlah tenaga yang dilepaskan adalah "diservis" oleh pembawa pernafasan yang sepadan: NADF, NAD atau FAD. Dalam rantaian pernafasan, proton dan elektron diskriminasi: manakala proton diangkut merentasi membran, menghasilkan ΔpH, elektron bergerak di sepanjang rantaian pengangkut dari ubiquinone hingga cytochrome oxidase, menghasilkan perbezaan potensi elektrik yang diperlukan untuk ATP untuk dibentuk oleh synthase proton ATP. Oleh itu, pernafasan tisu "membebankan" membran mitokondria, dan fosforilasi oksidatif "melepaskan" ia.
KAWALAN RESPIRATORY
Pemindahan elektron melalui sintesis CPE dan ATP berkait rapat, i.e. boleh berlaku hanya serentak dan serentak.
Dengan peningkatan penggunaan ATP dalam sel, jumlah ADP dan kemasukannya ke dalam mitokondria meningkat. Meningkatkan kepekatan ADP (substrat ATP synthase) meningkatkan kadar sintesis ATP. Oleh itu, kadar sintesis ATP betul-betul sepadan dengan keperluan tenaga sel. Pecutan pernafasan tisu dan fosforilasi oksidatif dengan penambahan kepekatan ADP dipanggil kawalan pernafasan.
Dalam tindak balas CPE, sesetengah tenaga tidak ditukarkan menjadi tenaga ikatan makroergik ATP, tetapi hilang sebagai haba.
Perbezaan potensi elektrik pada membran mitokondria yang dihasilkan oleh rantaian pernafasan, yang bertindak sebagai konduktor molekul elektron, adalah daya penggerak untuk pembentukan ATP dan lain-lain jenis tenaga biologi yang berguna. Konsep penukaran tenaga dalam sel hidup telah diajukan oleh P. Mitchell pada tahun 1960 untuk menjelaskan mekanisme molekul konjugasi pengangkutan elektron dan pembentukan ATP dalam rantaian pernafasan dan dengan cepat mendapat pengiktirafan antarabangsa. Untuk perkembangan penyelidikan dalam bidang bioenergi P. Mitchell pada tahun 1978 dianugerahkan Hadiah Nobel. Pada tahun 1997, P. Boyer dan J. Walker dianugerahkan Hadiah Nobel untuk penjelasan mekanisme molekul tindakan enzim utama bioenergi, proton ATP synthase.
Pengiraan output kuasa PAOG secara berperingkat:
Glikolisis - 2 ATP (substrat fosforilasi)
Pemindahan proton kepada mitokondria - 2 NADH * H + = 6 ATP
Decarboxylation oksidatif 2 molekul PVA - 2 NADH * H + = 6 ATP
Kitaran Krebs (termasuk TD dan OF) - 12 * 2 = 24 mol ATP semasa pembakaran 2 residu asetil
JUMLAH: 38 mol ATP dengan pembakaran lengkap 1 mol glukosa
1) menyediakan pautan antara substrat pernafasan dan kitaran Krebs;
2) bekalan untuk keperluan dua molekul ATP dan dua molekul NADH semasa pengoksidaan setiap molekul glukosa (di bawah keadaan anoksia, glikolisis nampaknya menjadi sumber utama ATP dalam sel);
3) menghasilkan perantaraan untuk proses sintetik dalam sel (contohnya, phosphoenolpyruvate, yang diperlukan untuk pembentukan sebatian fenolik dan lignin);
4) dalam kloroplas memberikan laluan langsung untuk sintesis ATP, bebas daripada bekalan NADPH; Selain itu, melalui glikolisis dalam kloroplas, kanji yang disimpan dimetabolisme untuk triosa, yang kemudiannya dieksport dari chloroplast.
Kecekapan glikolisis adalah 40%.
5. Interconversion hexoses
6. Glukoneogenesis - pembentukan karbohidrat daripada produk bukan karbohidrat (piruvat, laktat, gliserol, asid amino, lipid, protein, dan sebagainya).