Gluck ir pro (no grieķu. Glykys - salds), vīnogu cukurs, dekstroze; ogļhidrātu, visbiežāk sastopamo dabu; attiecas uz heksozēm, t.i., monosaharīdiem, kas satur 6 oglekļa atomus. Bezkrāsaini kristāli, tpl 146,5 ° C Labi šķīst ūdenī. Glikozes šķīdums satur molekulas a-formā un b-formā; līdzsvars tiek sasniegts, ja šo formu attiecība ir 37% un 63%. Glikoze ir optiski aktīva, pagriež polarizēto gaismu pa labi. -Glikoze ir visu dzīvo organismu sastāvdaļa, sākot no vīrusiem līdz augstākiem augiem un mugurkaulniekiem (ieskaitot cilvēkus); Tā ir dažādu savienojumu sastāvdaļa, no saharozes, celulozes un cietes līdz dažiem glikoproteīniem un vīrusu ribonukleīnskābes. Vairākām baktērijām glikoze ir vienīgais enerģijas avots. Glikoze ir iesaistīta daudzās vielmaiņas reakcijās.
Cilvēka glikozes saturs asinīs ir aptuveni 100 mg%, to regulē neirohumorālais ceļš (sk. Ogļhidrātu metabolismu). Glikozes satura samazināšanās (skatīt hipoglikēmiju) līdz 40 mg% izraisa krasu centrālās nervu sistēmas traucējumu. Galvenie glikozes lietošanas veidi organismā ir: anaerobās transformācijas, ko papildina ATP sintēze (skat. Adenozīna fosforskābes) un beidzas ar pienskābes veidošanos (skatīt Glikolīzi); glikogēna sintēze; aerobā oksidēšana uz glikonskābi glikozes oksidāzes enzīma ietekmē (process ir raksturīgs dažiem mikroorganismiem, kas to izmanto enerģijai, plūst ar skābekļa absorbciju gaisā); transformācijas pentozēs un citos vienkāršos cukuros (pentozes fosfāta cikls). Ar pilnīgu glikozes oksidēšanos līdz CO2 un H2O enerģija tiek atbrīvota: C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 686 kcal / mol, no kuriem lielu daļu uzkrājas augstas enerģijas ATP tipa savienojumi. Glikozes sintēze no neorganiskām sastāvdaļām ir pretējs process, un to veic augi un dažas baktērijas, kas izmanto saules gaismas (fotosintēzes) un ķīmisko oksidatīvo reakciju (ķīmiskās sintēzes) enerģiju.
Rūpniecībā glikozi ražo, izmantojot cietes hidrolīzi. To izmanto konditorejas rūpniecībā; kā līdzekli - medicīnā.
Medicīniskiem nolūkiem tie lieto glikozi pulveros un tabletēs, kā arī izotoniskos (4,5–5%) un hipertoniskos (10–40%) glikozes šķīdumus. Izotoniskie šķīdumi tiek izmantoti (injicēti subkutāni un klizma), lai papildinātu ķermeni ar šķidrumu; tie ir arī viegli sagremojamu barības vielu avots. Ieviešot hipertoniskus šķīdumus (intravenozi), paaugstinās osmotiskais spiediens asinīs, uzlabojas vielmaiņas procesi, palielinās aknu antitoksiskā funkcija, palielinās sirds muskulatūras kontrakcijas aktivitāte, palielinās asinsvadi un palielinās urīns. Glikozes šķīdumus izmanto infekcijas slimībās, sirds slimībās, dažādās saindēšanās vietās utt., Bieži vien kopā ar askorbīnskābi.
Pārtikas galvenās sastāvdaļas
Organismā ir trīs galvenās glikozes lietošanas jomas:
glikoze oksidējas enerģijai;
ja glikozes daudzums pārsniedz enerģijai nepieciešamo daudzumu, tas kļūst par muskuļu un aknu glikogēnu;
kad glikogēna depo ir piesātināts, glikoze tiek pārvērsta taukos, kas nogulsnējas tauku šūnās. [11.-C.13]
Ūdens ir nepieciešams, lai cilvēks kļūtu par barotni vairāku funkciju veikšanai: barības vielu gremošanu, uzsūkšanos un transportēšanu caur kuņģa-zarnu traktu un asinsrites sistēmu; metabolisko produktu izšķīdināšana un izdalīšanās ar urīnu; vides nodrošināšana. Piedaloties ūdenim, tiek veiktas visas bioķīmiskās reakcijas; elektrisko signālu pārraide starp šūnām; ķermeņa temperatūras regulēšana (ķermenis atdziest, kad ūdens iztvaiko); vides veidošanās - smērvielas ķermeņa daļu, piemēram, locītavu, pārvietošanai un berzēšanai; nodrošinot ūdenī šķīstošas barības vielas. Pārmērīgs ūdens daudzums ar normālu elektrolītu daudzumu izdalās ar urīnu un sviedriem. Ūdens trūkums organismā ir jūtams ļoti ātri. Pirmais simptoms ir slāpes sajūta, otrais ir urīna daudzuma samazināšanās vai pilnīga pārtraukšana.
Pārtikas svarīgākā bioloģiskā loma ir nodrošināt ķermeni ar enerģiju.
Pārtikas enerģija tiek iztērēta:
saglabājot nemainīgu ķermeņa temperatūru;
visu bioloģisko funkciju un bioķīmisko procesu ieviešana;
par mehāniskā darba muskuļu sniegumu;
pārtikas sagremošana un asimilācija.
Svarīgākās būtiskās barības vielas ir vitamīni - zema molekulmasa organiskie savienojumi, kas nepieciešami fermentu katalīzes mehānismu īstenošanai, normālam vielmaiņas procesam, homeostāzes uzturēšanai, visu svarīgāko ķermeņa funkciju bioķīmiskam atbalstam. Vitamīni ir iesaistīti fermentu darbībā. Nepietiekams viena vai otrā vitamīna uzņemšana ar pārtiku noved pie tā trūkuma organismā un atbilstošas vitamīnu deficīta slimības, kas balstās uz biokemisko procesu pārkāpumiem, kas ir atkarīgi no šī vitamīna. Vitamīnu un mikroelementu trūkumi tiek saukti arī par “slēpto badu”, jo tas ilgu laiku neparādās klīniski. Katra vitamīna trūkums var izraisīt nopietnus vielmaiņas traucējumus. Grūtniecība, grūtnieces, sievietes, kas baro bērnu ar krūti, un bērni, kas aug kritiskos attīstības posmos, kā arī bērni, kas aug sociāli nelabvēlīgos apstākļos, kurus vājina atkārtotas slimības, ir visvairāk pakļauti trūkumu stāvokļa attīstībai.
Ja organisms ilgāku laiku nesaņem atbilstošu vitamīnu daudzumu, tad vitamīna deficīts ar noteiktu klīnisku izpausmi rodas un pēc tam palielinās Vitamīna deficīts var apstāties jebkurā sākotnējā līmenī. Tomēr, ja vitamīnu patēriņa pārsvars turpinās, protams, progresēs vitamīnu deficīta izpausmes. Parasti ir divas vitamīnu deficīta pakāpes: avitaminoze un hipovitaminoze.
Tiek saprasts, ka avitaminoze ir viena vai otrā vitamīna dziļi trūkums ar izstrādātu klīnisku trūkumu stāvokli: ar C vitamīna deficītu - skorbuts, D vitamīns - Rickets, B1 vitamīns - beriberi, vitamīns PP - pellagra, B12 vitamīns - kaitīgs anēmija.
Pārmērīgs vitamīnu daudzums tiek novērots, palielinoties organismā vai pārkāpjot elimināciju (aknu slimības, nieres). Visbiežāk hipervitaminozi novēro ar neierobežotu (bezcerīgu) vitamīnu, uztura bagātinātāju, stiprinātu pārtiku, ilgstošu izdomātu diētu lietošanu.
Veidi, kā izmantot glikozi organismā
Glikoze ir galvenais ogļhidrātu metabolīts un transporta veids cilvēkiem un dzīvniekiem. Glikozes avoti ir pārtikas ogļhidrāti, audu glikogēns un glikoneogeneses process aknās un nieru kortikālā viela. Lai iekļautu glikozi vielmaiņā, tai jābūt fosforilētai, veidojot glikozes-6-fosfātu (G-6-F), ko pēc tam var pārveidot, izmantojot dažādus vielmaiņas ceļus. Att. 17.1. Parādīti galvenie glikozes metabolisma ceļi.
Glikolīze
Glikolīze ir galvenais glikozes katabolisma veids, kas notiek secīgi fermentatīvās transformācijās uz laktātu (bez skābekļa patēriņa - anaerobās glikolīzes) vai oksidatīvās piruvāta dekarboksilēšanas līdz CO.2 un H2O (skābekļa klātbūtnē - aerobā glikolīze).
Aerobās glikolīzes process ietver vairākus posmus:
1. Aerobā glikolīze - glikozes oksidēšanās process, veidojot divas piruvāta molekulas;
2. Katabolisma vispārējais ceļš, ieskaitot piruvāta oksidatīvo dekarboksilēšanu uz acetil CoA un tā turpmāko oksidēšanos trikarboksilskābes ciklā;
3. Audu elpošanas ķēde kopā ar dehidrogenēšanas reakcijām, kas rodas glikozes sadalīšanās procesā.
ATP kopējais iznākums 1 mol glukozes oksidēšanā līdz CO2 un H2O ir 38 mol.
Att. 17.-1. Vispārējā glikozes metabolisma shēma.
1 - aerobā glikolīze; 2 - anaerobā glikolīze; 3 - spirta fermentācija; 4 - pentozes fosfāta ceļš; 5 - glikogēna sintēze; 6 - glikogēna sadalījums; 7 - glikoneogenesis.
Anaerobais glikolīze ir glikozes sadalīšanas process, lai veidotu laktātu kā galaproduktu. Šis process notiek bez skābekļa izmantošanas un tāpēc nav atkarīgs no mitohondriju tīkla darba. ATP veidojas šeit, izmantojot substrātu fosforilācijas reakcijas. ATP līdzsvars anaerobās glikolīzes laikā ir 2 mol uz 1 mol glukozes.
Aerobā glikolīze notiek daudzos orgānos un audos un kalpo kā galvenais, bet ne vienīgais enerģijas avots vitālai darbībai.
Papildus enerģijas funkcijai glikolīze var veikt arī anaboliskas funkcijas. Glikolīzes metabolīti tiek izmantoti jaunu savienojumu sintezēšanai. Tātad fruktozes-6-fosfāts un gliceraldehīda-3-fosfāts ir iesaistīti ribozes-5-fosfāta - nukleotīdu strukturālās sastāvdaļas - veidošanā. 3-fosfoglicerātu var iekļaut aminoskābju, piemēram, serīna, glicīna, cisteīna sintēze. Aknās un taukaudos acetil-CoA, kas veidojas no piruvāta, tiek izmantots kā substrāts taukskābju un holesterīna biosintēzē.
Intensīvās muskuļu darba laikā muskuļos tiek aktivizēta anaerobā glikolīze, rodas eritrocīti (tiem trūkst mitohondriju), kā arī dažādos ierobežotā skābekļa piedāvājuma apstākļos (asinsvadu spazmas un tromboze, aterosklerotisko plankumu veidošanās).
Pentozes fosfāta ceļš (PPP)
PFP, ko sauc arī par heksozes-monofosfāta šuntu, kalpo kā alternatīva, oksidējot glikozes-6-fosfātu. Saskaņā ar PFP, līdz 33% no kopējā glikozes metabolizējas aknās, līdz 20% taukaudos, līdz 10% eritrocītiem un mazāk nekā 1% muskuļu audos. Visaktīvākais PPP notiek taukaudos, aknās, virsnieru garozā, sarkanās asinsķermenīšu, piena dziedzeru laktācijas laikā, sēkliniekos. PFP sastāv no divām fāzēm (daļām) - oksidējoša un neoksidējoša.
Oksidatīvajā fāzē glikozes-6-fosfāts ir neatgriezeniski oksidēts līdz pentozei - ribulozei-5-fosfātam, un samazinās NADPH.2. Neoksidējošā fāzē ribulozes-5-fosfāts ir atgriezeniski pārveidots par ribozes-5-fosfātu, glikolīzes metabolītiem un citiem fosforilētiem cukuriem.
TFG bioloģiskā loma:
1. Stundu atjaunošana NADPH2 reģeneratīvai biosintēzei (taukskābes, holesterīns uc).
2. Pentozes fosfātu sintēze nukleīnskābju un dažu koenzīmu veidošanai.
3. Monosaharīdu sintēze ar oglekļa atomu skaitu no 3 līdz 8.
4. Ksenobiotiku neitralizācija - NADPH ir nepieciešama2.
5. Augos - piedalīšanās fotosintēzes tumšajā fāzē kā CO akceptors2.
PFP neizraisa ATP sintēzi, t.i., tā neizpilda enerģijas funkciju.
Gluconeogenesis (GNG)
Glikonogēze ir glikozes sintēze no ne-ogļhidrātu prekursoriem. GNG galvenā funkcija ir saglabāt glikozes līmeni asinīs ilgstošas badošanās un intensīvas fiziskas slodzes laikā. Process notiek galvenokārt aknās un mazāk intensīvi nieru, kā arī zarnu gļotādas kortikālajā vielā. Šie audi var radīt 80–100 g glikozes dienā.
Primārie substrāti (prekursori) GNG ir laktāts, glicerīns, lielākā daļa aminoskābju. Šo substrātu iekļaušana GNG ir atkarīga no organisma fizioloģiskā stāvokļa.
Laktāts - anaerobās glikolīzes produkts, veidojas darba muskuļos un nepārtraukti sarkanās asins šūnās. Tādējādi laktāts tiek izmantots nepārtraukti GNG. Glicerīns izdalās tauku audos taukaudu hidrolīzes laikā bada laikā vai ilgstošas fiziskas slodzes laikā. Aminoskābes veidojas muskuļu proteīnu sabrukuma rezultātā un tiek veiktas GNG ar ilgstošu badošanos vai ilgstošu muskuļu darbu. Aminoskābes, kas katabolizējoties pārvērš piruvātu vai trikarboksilskābes cikla metabolītus, var uzskatīt par potenciāliem glikozes prekursoriem, un tās sauc par glikogēnām.
No visām aminoskābēm, kas nonāk aknās, aptuveni 30% ir alanīns. Tas ir tāpēc, ka muskuļu olbaltumvielu sadalījums rada aminoskābes, no kurām daudzas uzreiz pārvērš piruvātu vai vispirms oksaloacetātu un pēc tam uz piruvātu. Pēdējais tiek pārvērsts par alanīnu, iegūstot amīnu grupu no citām aminoskābēm. Alanīnu no muskuļiem pārnes asinis uz aknām, kur tas atkal tiek pārvērsts par piruvātu, kas daļēji oksidējas un daļēji iekļauts GNG. Šāda transformāciju secība noved pie glikozes-alanīna cikla veidošanās.
Att. 17.2. Glikozes-alanīna cikls.
Glikuronskābes ceļš
Glikozes īpatsvars, kas tiek novirzīts uz vielmaiņu glikuronskābes ceļā, ir ļoti mazs, salīdzinot ar lielu tā daudzumu, sadalīts glikolīzes vai glikogēna sintēzes procesā. Tomēr šī sekundārā ceļa produkti ir būtiski ķermenim.
UDF-glikuronāts palīdz neitralizēt dažas svešas vielas un zāles. Turklāt tas kalpo par D-glikuronāta atlieku prekursoru hialuronskābes un heparīna molekulās. Askorbīnskābe (C vitamīns) nav sintezēta cilvēkiem, jūrascūciņām un dažām pērtiķu sugām, jo tām nav gulonaktona oksidāzes enzīma. Šīm sugām vajadzētu saņemt visu nepieciešamo C vitamīnu no pārtikas.
Glikozes aerobais sadalījums.
Glikogēna sintēze
Glikoze, ko izmanto glikogēna sintezēšanai, ir iepriekš aktivizēta.
Shematiski glikozes aktivāciju var attēlot šādi:
+ ATP + UTP
GlGl-6-f Gl-1-f Gl-1-UDF
- ADF - FF
Glikogēna sintēze tiek veikta, pievienojot iegūto UDP-glikozi aknu šūnās esošās glikogēna molekulu ārējām ķēdēm, ko sauc par "gruntēšanu". Šajā gadījumā glikogēna molekulā ir iekļauti tikai glikozes atlikumi. Glikozes atlikumu atkārtotas pievienošanas rezultātā ārējās ķēdes ir pagarinātas un sazarotas, kas ievērojami palielina glikogēna molekulu lielumu.
Glikogēna sintēzes procesa laikā atbrīvotās UDP molekulas reaģē ar ATP un atgriežas UTP:
UDF + ATP UTP + ADF
Tādējādi ATP ir glikogēna sintēzes enerģijas avots, un UTP darbojas kā enerģijas nesējs.
Sintēzes dēļ aknās uzkrājas glikogēns, un tā koncentrācija var sasniegt 5-6%. Glikozes konversija uz glikogēnu aknās novērš strauju tā satura palielināšanos asinīs maltītes laikā.
Glikogēna sintēze no glikozes notiek arī muskuļos, bet tās koncentrācija tajās nepārsniedz 2-3%. Glikogēna veidošanās muskuļos veicina pārtikas hiperglikēmiju.
Glikogēna sintēzi paātrina monosulīna hormons.
Glikogēna sadalījums
Starp ēdienreizēm aknu glikogēns tiek sadalīts un pārvērsts glikozē, kas nonāk asinīs. Šis bojājums ir saistīts ar fosforskābes piedalīšanos un to sauc par fosforolīzi. Fosforskābes iedarbībā glikozes atlikumi glikozes-1-fosfāta veidā tiek secīgi atdalīti no glikogēna ārējām ķēdēm. Pilnībā glikogēns nesadalās. Pārējās mazās glikogēna molekulas kalpo kā “sēklas” tās sintēzes laikā no glikozes.
Glikogēna fosforolīze notiek saskaņā ar šādu vienādojumu:
Glikogēna - glikogēna - "sēklas" oriģināls
Gl-1-f Gl-6-f-glikoze + N3Ro4
Glikogēna sadalījums aknās uz glikozi bieži tiek saukts par glikogēnu, un to paātrina glikagons un adrenalīns.
Sakarā ar divu pretēju procesu aknu plūsmu: glikogēna sintēze no glikozes un tās sadalīšanās glikozē atkal, tās koncentrācija asinīs mainās tikai nelielā diapazonā, un tāpēc asinis pastāvīgi piegādā visus orgānus ar glikozi.
Muskuļos glikogēna sadalījums parasti tiek novērots, veicot fizisko darbu. Tomēr šeit netiek veidota brīvā glikoze, jo muskuļu šūnās nav fermentu, kas izraisa glikozes-6-fosfāta hidrolīzi. Glikozes-1-fosfāts un glikozes-6-fosfāts, ko izraisa fosfātu atlikums caur muskuļu šūnu sienu, nevar iziet, un tāpēc visas turpmākās šo savienojumu transformācijas ieplūst tieši muskuļos un ir vērstas uz to, lai tās nodrošinātu enerģiju.
Glikogēna sadalījums muskuļos stimulē adrenalīna hormonu, kas izdalās asinīs tikai muskuļu darba laikā.
Ogļhidrātu katabolisms
Glikozes lietošana organismā notiek divos veidos:
· Lielākā daļa ogļhidrātu (90-95%) sadalās pa heksodifosfāta ceļu (IKP ceļš), kas ir galvenais ķermeņa enerģijas avots.
· Nenozīmīga glikozes daļa (5-10%) sadalās gar heksomofosfāta ceļu (GMP-path), kam ir anabolisks mērķis un kas nodrošina dažādas sintēzes ar ribozi un ūdeņradi NADPH formā.2
GDF ceļš var būt aerobisks un aerobisks, aerobās GDF ceļš darbojas nepārtraukti, un ogļhidrātu anaerobais sadalījums tiek novērots tikai ar palielinātu šūnu enerģijas pieprasījumu, galvenokārt skeleta muskuļos.
Glikozes aerobais sadalījums.
Ogļhidrātu aerobais sadalījums caur IKP ceļu ir sarežģīts, daudzpakāpju process, kas ietver desmitiem starpposma reakciju, kas galu galā noved pie oglekļa dioksīda un ūdens veidošanās, izdalot lielus enerģijas daudzumus.
IKP ceļa pirmais posms turpinās šūnu citoplazmā. Šajā posmā glikoze tiek pārvērsta piruvīnskābē (piruvātā), ko bieži sauc par glikolīzi.
Pirmajā posmā glikoze, mijiedarbojoties ar ATP, nonāk aktīvajā formā - glikozes-6-fosfāts:
Tā ir vienīgā reakcija, kas glikozei notiek organismā. Tāpēc visas glikozes transformācijas organismā sākas ar glikozes-6-fosfāta veidošanos. Turklāt glikozes-6-fosfāts nonāk dažādos glikozes metabolisma ceļos.
Aerobās oksidācijas laikā glikoze tiek pārvērsta galaproduktos - oglekļa dioksīdā un ūdenī -, atbrīvojot lielu enerģijas daudzumu, caur kuru vienā glikozes molekulā tiek sintezētas 36-38 ATP molekulas.
Aerobiskā glikozes GDF ceļa pēdējais vienādojums
Svarīgs solis glikozes aerobajā sadalīšanā ir Krebsa cikls, kurā acetilkoenzīms A ir oksidēts līdz CO2 un H2Par to, ka tiek izlaists liels enerģijas daudzums, kā rezultātā tiek sintezēts daudz ATP
194.48.155.245 © studopedia.ru nav publicēto materiālu autors. Bet nodrošina iespēju brīvi izmantot. Vai ir pārkāpts autortiesību pārkāpums? Rakstiet mums Atsauksmes.
Atspējot adBlock!
un atsvaidziniet lapu (F5)
ļoti nepieciešams
Glikoze kā svarīgākais ogļhidrātu metabolisma metabolīts. Vispārējā glikozes patēriņa avotu un veidu struktūra organismā.
Visbiežāk sastopamais dzīvnieku ogļhidrāts ir glikoze. Tā ir glikozes veidā, ka lielākā daļa pārtikas ogļhidrātu nonāk asinīs. Kad visi citi ogļhidrāti var veidoties no glikozes, aknās ogļhidrāti tiek pārvērsti glikozē. Glikoze tiek izmantota kā galvenais degvielas veids zīdītāju audos. Tādējādi tam ir saistviela starp ogļhidrātu enerģijas un plastmasas funkcijām. Organisma ogļhidrātu avots ir pārtikas ogļhidrāti - galvenokārt ciete un glikogēns, kā arī saharoze un laktoze. Turklāt glikozi organismā var veidot no aminoskābēm, kā arī no glicerīna, kas ir daļa no taukiem.
Galvenie glikozes avoti ir: - pārtika
- glikogēna pamatnes polisaharīda sadalījums
- glikozes sintēze no ne-ogļhidrātu prekursoriem (galvenokārt no glikogēnām aminoskābēm) - glikoneogenesis.
Galvenie glikozes patēriņa veidi:
1) enerģijas veidošanās glikozes aerobā un anaerobā oksidācijā
2) pārvēršana citos monosaharīdos
3) pārvēršanās glikogēnā un heteropolisaharīdos
4) pārvēršana taukos, dažas aminoskābes utt.
49. Aerobā sadalīšanās ir galvenais ceļš glikozes katabolismam cilvēkiem un citiem aerobajiem organismiem. Reakciju secība uz piruvāta veidošanos (aerobā glikolīze).
Glikozes aerobās sadalīšanās sadalījums un fizioloģiskā nozīme. Glikozes izmantošana tauku un tauku audu sintēzei.
Kur sākt? Ir divi veidi, kā var ietvert glikozes aerobo sadalījumu. Dichotomiskais un pentofosfāta ceļš.
Kāpēc tas ir nepieciešams? Dichotomālais ceļš nodrošina šūnu 38 ar ATP molekulu trīs posmu rezultātā. Pirmais, glikolīze, notiek citozolā, pārējais mitohondrijās.
Otrais ir interesantāks, kā rezultātā:
Izveidota NADP + N, kas tiek izmantota taukskābju un steroīdu, kā arī 3-fosfogliceraldehīda sintēzes procesā uz lipīdu sintēzes. Priecājieties!
Glikozes anaerobais sadalījums (anaerobā glikolīze). Glikolītiskā oksidācija, piruvāts kā ūdeņraža akceptors. Substrāta fosforilēšana. Šī glikozes sadalīšanās ceļa izplatība un fizioloģiskā nozīme.
Atsevišķos gadījumos skābekļa nodrošināšana audiem var neatbilst viņu vajadzībām. Piemēram, intensīva muskuļu darba sākumposmā stresa apstākļos sirds kontrakcijas var nesasniegt vēlamo biežumu, un glikozes vajadzības pēc glikozes glikozes sadalīšanai ir augstas. Šādos gadījumos tiek uzsākts process, kas turpinās bez skābekļa un beidzas ar laktāta veidošanos no piruvīnskābes. Šo procesu sauc par anaerobu noārdīšanos vai anaerobu glikolīzi. Anaerobā glikozes sadalīšanās nav energoefektīva, bet šis process var būt vienīgais enerģijas avots muskuļu šūnai.
Anaerobais glikolīze attiecas uz glikozes sadalīšanas procesu, lai veidotu laktātu kā galaproduktu. Šis process notiek bez skābekļa izmantošanas, tāpēc tas nav atkarīgs no mitohondriju elpošanas ķēdes darba. ATP veido substrātu fosforilācijas reakcijas. Kopējais procesa vienādojums:
Ar anaerobās glikolīzes palīdzību visas 10 reakcijas, kas ir identiskas aerobās glikolīzes procesam, notiek citozolā. Anaerobai glikolīzei specifiska ir tikai 11. reakcija, kurā piruvāts tiek atjaunots ar citozolu NADH. Piruvāta reducēšanos uz laktātu katalizē laktāta dehidrogenāze (reakcija ir atgriezeniska, un fermentu sauc par pretējo reakciju). Šī reakcija nodrošina NAD + reģenerāciju no NADH bez mitohondriju elpošanas ķēdes piedalīšanās situācijās, kad šūnām nav pietiekamas skābekļa. Ūdeņraža akceptētāja loma no NADH (piemēram, skābeklis elpošanas ķēdē) tiek veikta ar piruvātu. Tādējādi piruvāta reducēšanās reakcijas nozīme nav laktāta veidošanās, bet fakts, ka šī citozola reakcija nodrošina NAD + reģenerāciju. Turklāt laktāts nav metabolisms, kas tiek izvadīts no organisma. Šī viela tiek izvadīta asinīs un tiek izmantota, pārvēršoties par glikozi aknās, vai arī, ja ir pieejams skābeklis, tas kļūst par piruvātu, kas nonāk vispārējā katabolisma ceļā, oksidējoties uz CO.2 un H2O.
Substrāta fosforilācija, jo tā ir daļa no vielmaiņas ceļa (“substrāta ķēde”). To īpatnības katalizē šķīstošie fermenti. Šī metode ir saistīta ar augstas enerģijas fosfāta pārnesi vai vielas (substrāta) augstas enerģijas saiknes enerģiju uz ADP. Šādas vielas ir glikolīzes metabolīti (1,3-difosforoglicerīnskābe, fosfoenolpiruvāts), trikarboksilskābes cikls (sukcinil-SKOA) un kreatīna fosfāts. To augstas enerģētiskās saites hidrolīzes enerģija ATP ir augstāka par 7,3 kcal / mol, un šo vielu loma tiek samazināta līdz šīs enerģijas izmantošanai ADP molekulu fosforilēšanai ATP. Atšķirības: dažādi enerģijas avoti, oksidējošām vielām ir nepieciešama elektronu kustība elpošanas ķēdē, jo substrātam ir nepieciešama makroekonomiskās saites enerģija.
Glikozes lietošanas šūnās veidi 11
1.5. Glikozes lietošanas šūnās veidi
Glikoze piedalās vairākos metabolisma ceļos kā substrāts:
1. Tā spēj oksidēties glikolīzes un turpmāko vielmaiņas ceļu laikā, nodrošinot šūnu ar enerģiju.
2. Glikoze kalpo par substrātu pentozes fosfāta ceļā.
3. Aknās un muskuļos glikozi uzglabā kā glikogēnu. Šo procesu sauc par glikogenogēnu.
1.6. Glikolīze
Vispārīgās īpašības un substrāti
Lielākā daļa glikozes iekļūst organismā ar pārtiku (neliela daļa tiek sintezēta aknās un nierēs), kas rodas, sabojājot polisaharīdus zarnās un pēc tam absorbējot monosaharīdus. Turklāt glikoze no asinsrites tiek pārnesta uz šūnu citozolu, izmantojot īpašu proteīna nesēju GLUT. Šūnu citozols ir glikolīzes fermenti.
Glikolīze (pazīstama arī kā Embden - Meyerhoff - Parnas ceļš) ir metabolisma ceļš glikozes oksidācijai, kuras laikā divas piruvīnskābes molekulas (piruvāts, aerobā režīmā, ti, skābekļa klātbūtnē) vai pienskābe ( laktāts, anaerobā vai skābekļa režīmā). Šajā ceļā izdalītā brīvā enerģija tiek izmantota, lai veidotu makroekonomiskās obligācijas ATP. Glikolīzei aerobā režīmā ir 10 enzīmu reakcijas. Anaerobā režīmā notiek vēl viena 11. reakcija.
Glikolīzi var iedalīt divās fāzēs:
1. 1. fāze (sagatavošanas fāze): šajā fāzē glikoze tiek divreiz fosforilēta un sadalīta divās gliceraldehīda-3-fosfāta molekulās. Šajā posmā tiek patērētas 2 ATP molekulas.
2. 2. fāze (ATP veidošanās fāze): divas gliceraldehīda-3-fosfāta molekulas pārvērš piruvātu, veidojot 4 ATP un 2 NADH, kas skābekļa pārneses elektronu klātbūtnē uz elpošanas ķēdi veido vēl 6 ATP molekulas. Ja nav skābekļa, NADH piedalās piruvāta reducēšanā uz laktātu, bet oksidējas līdz NAD +.
Glikoze kā svarīgākais ogļhidrātu metabolisma metabolīts. Vispārējā glikozes patēriņa avotu un veidu struktūra organismā.
Visbiežāk sastopamais dzīvnieku ogļhidrāts ir glikoze. Tā ir glikozes veidā, ka lielākā daļa pārtikas ogļhidrātu nonāk asinīs. Kad visi citi ogļhidrāti var veidoties no glikozes, aknās ogļhidrāti tiek pārvērsti glikozē. Glikoze tiek izmantota kā galvenais degvielas veids zīdītāju audos. Tādējādi tam ir saistviela starp ogļhidrātu enerģijas un plastmasas funkcijām. Organisma ogļhidrātu avots ir pārtikas ogļhidrāti - galvenokārt ciete un glikogēns, kā arī saharoze un laktoze. Turklāt glikozi organismā var veidot no aminoskābēm, kā arī no glicerīna, kas ir daļa no taukiem.
Galvenie glikozes avoti ir: - pārtika
- glikogēna pamatnes polisaharīda sadalījums
- glikozes sintēze no ne-ogļhidrātu prekursoriem (galvenokārt no glikogēnām aminoskābēm) - glikoneogenesis.
Galvenie glikozes patēriņa veidi:
1) enerģijas veidošanās glikozes aerobā un anaerobā oksidācijā
2) pārvēršana citos monosaharīdos
3) pārvēršanās glikogēnā un heteropolisaharīdos
4) pārvēršana taukos, dažas aminoskābes utt.
49. Aerobā sadalīšanās ir galvenais ceļš glikozes katabolismam cilvēkiem un citiem aerobajiem organismiem. Reakciju secība uz piruvāta veidošanos (aerobā glikolīze).
Glikozes lietošanas shēma organismā
Ogļhidrātu vielmaiņas loma. Glikozes avoti un veidi, kā to lietot organismā.
49. Vienkāršota cietes un glikogēna hidrolīzes shēma dzīvnieku organismā.
50. Glikolīze un tās galvenie posmi. Glikolīzes vērtība.
Būtība, kopējās reakcijas un glikolīzes efektivitāte.
Ogļhidrātu vielmaiņas loma. Glikozes avoti un veidi, kā to lietot organismā.
Ogļhidrātu galveno lomu nosaka to enerģijas funkcija.
Glikoze (no senās grieķu γλυκύς saldās) (C. T6H12O6) vai vīnogu cukurs ir balta vai bezkrāsaina viela bez smaržas ar saldu garšu, šķīst ūdenī. Cukurniedru cukurs ir apmēram 25% saldāks nekā glikoze. Glikoze ir cilvēka svarīgākais ogļhidrāts. Cilvēkiem un dzīvniekiem glikoze ir galvenais un visplašākais enerģijas avots vielmaiņas procesu nodrošināšanai. Glikoze tiek novietota dzīvniekiem glikogēna veidā, augos - cietes formā.
Glikozes avoti
Normālos apstākļos ogļhidrāti ir galvenais ogļhidrātu avots cilvēkiem. Ikdienas prasība ogļhidrātiem ir aptuveni 400 g. Pārtikas asimilācijas procesā visi eksogēnie ogļhidrātu polimēri tiek sadalīti monomēros, tikai monosaharīdi un to atvasinājumi nonāk organisma iekšējā vidē.
Glikozes līmenis asinīs ir tiešs enerģijas avots organismā. Tā sadalīšanās un oksidēšanās ātrums, kā arī spēja ātri izņemt no noliktavas, nodrošina ārkārtas enerģijas resursu mobilizāciju ar strauji augošām enerģijas izmaksām emocionālas uzbudinājuma gadījumos, ar intensīvu muskuļu slodzi utt.
Glikozes līmenis asinīs ir 3,3-5,5 mmol / l (60-100 mg%) un ir vissvarīgākais organisma homeostatiskais konstante. Īpaši jutīga pret glikozes līmeņa pazemināšanos asinīs (hipoglikēmija) ir centrālā nervu sistēma. Neliela hipoglikēmija izpaužas kā vispārējs vājums un nogurums. Samazinot glikozes līmeni asinīs līdz 2,2–1,7 mmol / l (40–30 mg%), attīstās krampji, delīrijs, samaņas zudums un veģetatīvas reakcijas: pastiprināta svīšana, ādas tvertņu lūmena izmaiņas utt. nosaukums "hipoglikēmiskā koma". Glikozes ievadīšana asinīs ātri novērš šos traucējumus.
Glikozes enerģētiskā loma.
1. Šūnās glikozi izmanto kā enerģijas avotu. Galvenā glikozes daļa pēc transformāciju sērijas tiek izlietota ATP sintezēšanai oksidatīvās fosforilācijas procesā. Glikolīzes laikā vairāk nekā 90% ogļhidrātu tiek patērēti enerģijas ražošanai.
2. Papildu glikozes enerģijas izmantošanas veids - bez ATP veidošanās. Šo ceļu sauc par pentozes fosfātu. Aknās tas veido aptuveni 30% no glikozes konversijas, tauku šūnās tas ir nedaudz vairāk. Šī enerģija tiek patērēta NADP veidošanai, kas kalpo kā ūdeņraža un elektronu donors, kas nepieciešams sintētiskiem procesiem - nukleīnskābes un žultsskābes, steroīdu hormonu veidošanās.
3. Glikozes konversija uz glikogēnu vai taukiem notiek aknu un taukaudu šūnās. Kad ogļhidrātu veikali ir zemi, piemēram, stresa apstākļos, attīstās gluneogenesis - glikozes sintēze no aminoskābēm un glicerīna.
Glikozes lietošanas shēma organismā
Ogļhidrātu metabolisms cilvēka organismā sastāv no šādiem procesiem:
1. Polimēru un disaharīdu sagremošana gremošanas traktā ar monosaharīdiem, monosaharīdu absorbcija no zarnām tālāk asinīs.
2. Glikogēna sintēze un sadalīšanās audos (glikogeneze un glikogenolīze), īpaši aknās.
Glikogēns ir galvenais glikozes uzkrāšanās veids dzīvnieku šūnās. Augos tā pati funkcija tiek veikta ar cieti. Strukturāli glikogēns, tāpat kā ciete, ir sazarots glikozes polimērs. Tomēr glikogēns ir vairāk sazarots un kompakts. Filiāle nodrošina ātru atbrīvošanu, kad glikogēns sadala lielu skaitu terminālu monomēru.
-ir galvenais glikozes uzglabāšanas veids dzīvnieku šūnās
-veido enerģijas rezervi, ko var ātri mobilizēt, ja nepieciešams, lai kompensētu pēkšņu glikozes trūkumu
Glikogēna saturs audos:
-To nogulsnē granulu veidā citoplazmā daudzu veidu šūnās (galvenokārt aknās un muskuļos).
-Tikai glikogēnu, kas tiek uzglabāts aknu šūnās, var pārstrādāt glikozē, lai barotu visu ķermeni. Kopējā glikogēna masa aknās var sasniegt 100-120 gramus pieaugušajiem
-Aknu glikogēns nekad nesadalās.
-Muskuļos glikogēns tiek pārstrādāts glikozes-6-fosfātā tikai vietējam patēriņam. Glikogēna muskuļos uzkrājas ne vairāk kā 1% no kopējā muskuļu masas.
-Neliels daudzums glikogēna atrodams nierēs, un vēl mazāks ir glikozes smadzeņu šūnās un leikocītos.
Glikogēna sintēze un sadalīšanās nepārvēršas, šie procesi notiek dažādos veidos.
Glikogēna molekula satur līdz 1 miljonam glikozes atlikumu, tāpēc sintezē tiek patērēts ievērojams enerģijas daudzums. Nepieciešamība pārvērst glikozi uz glikogēnu ir saistīta ar to, ka ievērojama daudzuma glikozes uzkrāšanās šūnā palielinātu osmotisko spiedienu, jo glikoze ir ļoti šķīstoša viela. Tieši pretēji, glikogēns atrodas šūnā granulu veidā un ir nedaudz šķīstošs.
Glikogēnu sintezē gremošanas periodā (1-2 stundu laikā pēc ogļhidrātu pārtikas produktu uzņemšanas). Glikogeneze notiek īpaši intensīvi aknu un skeleta muskuļos.
Lai iekļautu 1 glikozes atlikumu glikogēna ķēdē, tiek iztērēti 1 ATP un 1 UTP.
Galvenais aktivators - hormona insulīns
Tas tiek aktivizēts intervālos starp ēdienreizēm un fiziskā darba laikā, kad glikozes līmenis asinīs samazinās (relatīvā hipoglikēmija).
Galvenie sadalīšanās aktieri:
aknās - hormons glikagons
muskuļos - hormonu adrenalīnu
Vienkāršota cietes un glikogēna hidrolīzes shēma dzīvnieku organismā.
3. Pentozes fosfāta ceļš (pentozes cikls) ir glikozes tiešās oksidācijas anaerobais ceļš.
Šajā ceļā ne vairāk kā 25-30% no glikozes nonāk šūnās
Iegūtais pentozes fosfāta ceļa vienādojums:
6 glikozes molekulas + 12 NADP → 5 glikozes molekulas + 6 СО2 + 12 NADPH2
Pentozes fosfāta ceļa bioloģiskā nozīme pieaugušajā ir divu svarīgu funkciju veikšana:
· Tas ir pentozes piegādātājs, kas nepieciešams nukleīnskābju, koenzīmu, makroekonomisko vielu sintēzes vajadzībām.
· Kalpo kā NADPH2 avots, kas savukārt tiek izmantots, lai:
1. steroīdu hormonu, taukskābju atjaunojošās sintēzes
2. aktīvi piedalās toksisko vielu neitralizēšanā aknās
4. Glikolīze - glikozes sadalījums. Sākotnēji šis termins nozīmēja tikai anaerobu fermentāciju, kas beidzas ar pienskābes (laktāta) vai etanola un oglekļa dioksīda veidošanos. Pašlaik "glikolīzes" jēdziens tiek izmantots plašāk, lai aprakstītu glikozes sadalīšanos, kas iet caur glikozes-6-fosfāta, fruktozes difosfāta un piruvāta veidošanos gan skābekļa klātbūtnē, gan klātbūtnē. Pēdējā gadījumā tiek lietots termins "aerobā glikolīze", atšķirībā no "anaerobās glikolīzes", kas beidzas ar pienskābes vai laktāta veidošanos.
Glikolīze
Neliela, neuzpildīta glikozes molekula var difūzā veidā izkliedēties caur šūnu. Lai glikoze paliktu šūnā, tā jāpārvērš uz lādēto formu (parasti glikozes-6-fosfāts). Šo reakciju sauc par bloķēšanu vai bloķēšanu.
Citi veidi, kā izmantot glikozes-6-fosfātu šūnās:
-Glikolīze un pilnīga aerobā glikozes oksidēšanās
-Pentozes fosfāta cikls (daļēja glikozes oksidēšanās līdz pentozēm)
-Glikogēna sintēze utt.
Glikolīze notiek šūnu citoplazmā. Šī posma gala produkts ir piruvīnskābe.
ANAEROBISKĀ GLĪKOLĪZE - glikozes sadalīšanas process ar galaktāta gala produkta veidošanos caur piruvātu. Tas plūst bez skābekļa lietošanas, tāpēc tas nav atkarīgs no mitohondriju elpošanas ķēdes darba.
Plūst muskuļos veicot intensīvas slodzes, pirmajās muskuļu darba minūtēs eritrocītos (kuros nav mitohondriju), kā arī dažādos orgānos ar ierobežotu skābekļa daudzumu, tostarp audzēja šūnās. Šis process kalpo kā rādītājs par pieaugošo šūnu dalīšanās ātrumu ar nepietiekamu asinsvadu sistēmas nodrošinājumu.
1. Sagatavošanas posms (turpinās ar divu ATP molekulu izmaksām)
Fermenti: glikokināze; fosfofructo izomerāze;
2. Triozes veidošanās stadija (glikozes sadalīšana divos trīs oglekļa fragmentos)
Fruktozes-1,6-difosfāts → 2 glikeroaldehīda-3-fosfāts
3. Glikolīzes oksidējošā stadija (dod 4 molus ATP uz 1 molu glikozes)
2 glikeroaldehīda-3-fosfāts + 2 NAD + → 2 PVK + 2 ATP
2 PVK + 2 NADH * H + → 2 laktāts + 2 NAD +
2NAD dod 6 ATP
Šo ATP sintēzes metodi, ko veic bez audu elpošanas un līdz ar to bez skābekļa patēriņa, ko nodrošina substrāta rezerves enerģija, sauc par anaerobs vai substrāts, fosforilēšana.
Tas ir ātrākais veids, kā iegūt ATP. Jāatzīmē, ka agrīnā stadijā divas ATP molekulas tiek patērētas, lai aktivizētu glikozi un fruktozi-6-fosfātu. Rezultātā glikozes pārvēršana piruvātā ir saistīta ar astoņu ATP molekulu sintēzi.
Vispārējais glikolīzes vienādojums ir:
Glikoze + O2 + 8ADF + 8H3PO4 → 2 piruvāts + 2H2O + 8 ATP,
Or
1. Glikolīze ir mitohondriju neatkarīgs ceļš ATP ražošanai citoplazmā (2 mol ATP uz 1 mol glukozes). Pamata fizioloģiskā nozīme - enerģijas izmantošana, kas tiek atbrīvota šajā procesā ATP sintēzes procesā. Glikolīzes metabolīti tiek izmantoti jaunu savienojumu (nukleozīdu, aminoskābju, serīna, glicīna, cisteīna) sintezēšanai.
2. Ja glikolīze notiek laktātam, tad NAD + „reģenerācija” notiek bez audu elpošanas līdzdalības.
3. Šūnās, kurās nav mitohondriju (eritrocītu, spermatozoīdu), glikolīze ir vienīgais veids, kā sintezēt ATP.
4. Kad mitohondriju saindē ar oglekļa monoksīdu un citām elpceļu indēm, glikolīze ļauj izdzīvot
1. Glikolīzes ātrums samazinās, ja šūnā neiekļūst glikoze (regulējot substrāta daudzumu), tomēr drīz sāksies glikogēna sadalīšanās un atjaunojas glikolīzes ātrums
2. AMP (zema enerģijas patēriņa signāls)
3. Glikolīzes regulēšana ar hormoniem. Glikolīzes stimulēšana: insulīns, adrenalīns (stimulē glikogēna sadalīšanos; muskuļos veidojas glikozes-6 fosfāts un substrāts aktivizē glikolīzi). Inhibitē glikolīzi: glikagons (represē piruvāta kināzes gēnu; pārvērš piruvāta kināzi par neaktīvu formu)
Anaerobās glikolīzes nozīme ir īsa
- Intensīva muskuļu darba apstākļos hipoksijas laikā (piemēram, intensīvi darbojoties 200 m 30 sekunžu laikā) ogļhidrātu sadalījums īslaicīgi notiek anaerobos apstākļos.
- NADH molekulas nevar ziedot savu ūdeņradi, jo mitohondriju elpošanas ķēde "nedarbojas"
- Tad citoplazmā labs ūdeņraža akceptors ir piruvāts, pirmā posma galaprodukts.
- Atpūtas laikā, nonākot pēc intensīva muskuļu darba, skābeklis sāk iekļūt šūnā.
- Tas noved pie elpošanas ķēdes "palaišanas".
- Rezultātā anaerobā glikolīze tiek automātiski inhibēta un pārslēdzas uz aerobāku, energoefektīvāku
- Anaerobās glikolīzes inhibīciju ar skābekli, kas nonāk šūnā, sauc par PASTER EFFECT.
PASTER EFFECT. Tas sastāv no elpošanas nomākuma (O2a) anaerobā glikolīze, t.i. notiek pāreja no aerobās glikolīzes uz anaerobo oksidāciju. Ja audumi tiek piegādāti ar O2, tad 2NADN2, centrālās reakcijas gaitā veidojas oksidācija elpošanas ķēdē, tāpēc PVC nemainās par laktātu, bet acetils CoA, kas iesaistīts TCA ciklā.
Ogļhidrātu sadalīšanās pirmais posms - anaerobais glikolīze - ir gandrīz atgriezenisks. No piruvāta, kā arī no laktāta, kas rodas anaerobos apstākļos (pienskābe), var sintezēt glikozi un no tā glikogēnu.
Anaerobās un aerobās glikolīzes līdzība ir tāda, ka šie procesi norit vienādi ar to pašu fermentu piedalīšanos pirms PVC veidošanās.
COMPLETE AEROBIC GLUCOSE OXIDATION (PAOG):
Mitohondriju aktivitātes dēļ glikozi var pilnībā oksidēt uz oglekļa dioksīdu un ūdeni.
Šajā gadījumā glikolīze ir pirmais solis glikozes oksidatīvajā metabolismā.
Pirms mitohondriju iestrādes PAOG, glikolītiskais laktāts jāpārvērš PVC.
1. Glikolīze, pēc tam pārveidojot 2 molus laktāta līdz 2 moliem PVA un transportējot protonus uz mitohondrijām
2. 2 molu piruvāta oksidatīvā dekarboksilēšana mitohondrijās ar 2 molu acetilCoA veidošanos
3. acetilgrupas sadedzināšana Krebsa ciklā (Krebsa cikla 2 apgriezieni)
4. Audu elpošana un oksidatīvā fosforilācija: NBSH * H + un FADH2, kas radušies Krebsa ciklā, izmanto oksidējošo piruvāta dekarboksilēšanu un pārnes ar malāta shuttle no citoplazmas.
Katabolisma posmi, izmantojot PAOG piemēru:
-Glikolīze, protonu transportēšana uz mitohondrijām (I posms), t
- piruvāta oksidatīvā dekarboksilēšana (II posms)
-Krebsa cikls - III posms
-Audu elpošana un konjugētā oksidatīvā fosforilācija - IV posms (mitohondriju ATP sintēze)
Ii. Otrajā posmā oglekļa dioksīds un divi ūdeņraža atomi tiek atdalīti no piruvīnskābes. Atdalītie ūdeņraža atomi elpošanas ķēdē tiek pārnesti uz skābekli, vienlaikus sintezējot ATP. No piruvāta veidojas etiķskābe. Viņa pievienojas īpašai vielai - koenzīms A.
Šī viela ir skābju atlikumu nesējs. Šī procesa rezultāts ir acetils Koenzīma A vielas veidošanās. Šai vielai ir augsta ķīmiskā aktivitāte.
Otrā posma pēdējais vienādojums:
СЗН4ОЗ + 1 / 2О2 + HSKoA + 3 ADP + 3 НзРО4 - СНз- С
SKoA + CO2 + H2O + 3ATF
Piruvāta koenzīms Acetil CoA
Acetil-koenzīms A tiek tālāk oksidēts trikarboksilskābes ciklā (Krebsa cikls) un tiek pārvērsts par CO2 un H2O.
Iii. Šis ir trešais posms. Pateicoties atbrīvotajai enerģijai šajā posmā, tiek veikta arī ATP sintēze.
Trikarboksilskābes cikls (TCA) ir ne tikai ogļhidrātu, bet visu pārējo organisko savienojumu grupu katabolisma pēdējais posms. Tas ir saistīts ar to, ka ogļhidrātu, tauku un aminoskābju sadalīšanās rada kopīgu starpproduktu, etiķskābi, kas saistīta ar tā nesēju, koenzīms A acetils Koenzīma A formā.
Krebsa cikls notiek mitohondrijās ar obligāto skābekļa patēriņu un prasa audu elpošanu.
Pirmā cikla reakcija ir acetilkoenzīma A mijiedarbība ar skābeņskābi (SCHUK) ar citronskābes veidošanos.
Citronskābe satur trīs karboksilgrupas, t.i., ir trikarboksilskābe, kas izraisīja šī cikla nosaukumu.
Tāpēc šīs reakcijas sauc par citronskābes ciklu. Veidojot virkni trikarboksilskābju, citronskābe atkal tiek pārveidota par skābeņskābi un cikls atkārtojas. Šo reakciju rezultāts ir sadalītā ūdeņraža veidošanās, kas pēc elpošanas ķēdes nonākšanas veido ūdeni ar skābekli. Katra ūdeņraža atoma pāri pāriet uz skābekli kopā ar trīs ATP molekulu sintēzi. Kopumā vienas acetilacenzīma A molekulas oksidēšana sintezē 12 ATP molekulas.
Galīgā Krebsa cikla vienādojums (trešais posms):
SKoA + 2О2 + Н2О + 12АДФ + 12 Н3РО → НSKoA + 2 СО2 + Н2О + 12АТФ
Shematiski Krebs ciklu var attēlot šādi:
Visu šo reakciju rezultātā veidojas 36 ATP molekulas. Kopumā glikolīze rada 38 ATP molekulas uz vienu glikozes molekulu.
Glikoze + 6 O2 + 38 ADF + 38 H3 PO4 → 6CO2 + 6 H2O + 38 ATP
TCA bioloģiskā loma
Krebsa cikls veic integrāciju, amfibolu (ti, katabolisko un anabolisko), enerģijas un ūdeņraža donoru lomu.
1. Integrācijas loma ir tāda, ka TCA ir pēdējais kopīgais veids, kā oksidēt degvielas molekulas - ogļhidrātus, taukskābes un aminoskābes.
2. Acetil CoA tiek oksidēts TCA ciklā - tā ir kataboliska loma.
3. Cikla anaboliskā loma ir tā, ka tā nodrošina starpproduktus biosintētiskiem procesiem. Piemēram, oksalacetātu lieto aspartāta, a-ketoglutarāta sintēzes procesā glutamāta veidošanai un sukcinil-CoA hēmas sintēzi.
4. Vienā ATP molekulā CTC veidojas substrāta fosforilācijas līmenis - tā ir enerģētiskā loma.
5. Ūdeņraža donors sastāv no fakta, ka CTC ar samazinātu koenzīmu NADH (H +) un FADH2 nodrošina elpošanas ķēdi, kurā notiek šo koenzīmu ūdeņraža oksidēšanās kopā ar ATP sintēzi. Viena acetil CoA molekulas oksidēšanas laikā TCA ciklā veidojas 3 NADH (H +) un 1 FADH2.
IV posms. Audu elpošana un konjugētā oksidatīvā fosforilācija (mitohondriju ATP sintēze)
Tas ir elektronu pārnese no samazinātajiem nukleotīdiem uz skābekli (caur elpošanas ķēdi). To papildina gala produkta - ūdens molekulas - veidošanās. Šis elektronu transports ir saistīts ar ATP sintēzi oksidatīvās fosforilācijas procesā.
Organisko vielu oksidēšanu šūnās, ko papildina skābekļa patēriņš un ūdens sintēze, sauc par audu elpošanu, un elektronu pārneses ķēdi (CPE) sauc par elpošanas ķēdi.
Bioloģiskās oksidācijas īpašības:
1. plūsma ķermeņa temperatūrā;
2. H2O klātbūtnē;
3. Pakāpeniski ieplūst vairākos posmos, piedaloties fermentu nesējiem, kas samazina aktivācijas enerģiju, samazinās brīvā enerģija, kā rezultātā enerģija tiek atbrīvota porcijās. Tāpēc oksidācija nav saistīta ar temperatūras paaugstināšanos un nerada eksploziju.
Elektroni, kas ienāk CPE, kad viņi pārvietojas no viena pārvadātāja uz citu, zaudē brīvu enerģiju. Liela daļa šīs enerģijas tiek uzglabāta ATP, un daži tiek izkliedēti kā siltums.
Elektronu pārnešana no oksidētiem substrātiem uz skābekli notiek vairākos posmos. Tas ietver lielu skaitu starpproduktu pārvadātāju, no kuriem katrs var pievienot elektronus no iepriekšējā pārvadātāja un pārnest uz nākamo. Tādējādi rodas redoksreakciju ķēde, kā rezultātā samazinās O2 un H2O sintēze.
Elektronu transportēšana elpošanas ķēdē ir konjugēta (saistīta), veidojot protonu gradientu, kas nepieciešams ATP sintēzei. Šo procesu sauc par oksidatīvo fosforilāciju. Citiem vārdiem sakot, oksidatīvā fosforilācija ir process, kurā bioloģiskās oksidācijas enerģija tiek pārveidota par ATP ķīmisko enerģiju.
Elpošanas ķēdes funkcija - samazinātu respiratoro vektoru izmantošana, kas veidojas substrātu metaboliskās reakcijas reakcijās (galvenokārt trikarboksilskābes ciklā). Katru oksidējošo reakciju saskaņā ar atbrīvoto enerģijas daudzumu “apkalpo” atbilstošais elpošanas nesējs: NADF, NAD vai FAD. Elpošanas ķēdē tiek diskriminēti protoni un elektroni: kamēr protoni tiek transportēti pa membrānu, veidojot ΔpH, elektroni pārvietojas pa nesēju ķēdi no ubiquinone uz citohroma oksidāzi, ģenerējot elektrisko potenciālo starpību, kas nepieciešama, lai ATP veidotos ar protonu ATP sintēzi. Tādējādi audu elpošana „uzlādē” mitohondriju membrānu un oksidatīvo fosforilāciju “izlādē”.
AIZSARDZĪBAS KONTROLE
Elektronu pārnešana, izmantojot CPE un ATP sintēzi, ir cieši saistīti, t.i. var notikt tikai vienlaicīgi un sinhroni.
Pieaugot ATP patēriņam šūnā, palielinās ADP daudzums un tā pieplūdums mitohondrijās. Palielinot ADP (ATP sintāzes substrāta) koncentrāciju, palielinās ATP sintēzes ātrums. Tādējādi ATP sintēzes ātrums precīzi atbilst šūnas enerģijas vajadzībām. Audu elpošanas paātrinājums un oksidatīvā fosforilācija ar paaugstinātu ADP koncentrāciju tiek saukta par elpošanas kontroli.
CPE reakcijās daļa enerģijas netiek pārvērsta ATP makroekonomisko obligāciju enerģijā, bet tiek izkliedēta kā siltums.
Elektrisko potenciālu atšķirība elpošanas ķēdes radītajā mitohondriju membrānā, kas darbojas kā elektronu molekulārais vadītājs, ir ATP un citu noderīgu bioloģisko enerģijas veidu veidošanās virzītājspēks. Šo koncepciju par enerģijas pārveidošanu dzīvajās šūnās 1960. gadā izvirzīja P. Mitchels, lai izskaidrotu elektronu transportēšanas konjugācijas un ATP veidošanās elpošanas ķēdē molekulāro mehānismu un ātri ieguva starptautisku atzinību. Pētījumiem bioenerģijas jomā P. Mitchell 1978. gadā saņēma Nobela prēmiju. 1997. gadā P. Boyeram un J. Walkeram tika piešķirta Nobela prēmija par bioenerģiju, protonu ATP sintāzes, galvenā molekulas darbības mehānisma izpēti.
PAOG jaudas izejas aprēķināšana posmos:
Glikolīze - 2 ATP (substrāta fosforilācija)
Protonu pārnešana uz mitohondrijām - 2 NADH * H + = 6 ATP
2 molu PVA - 2 NADH * H + = 6 ATP oksidatīvā dekarboksilēšana
Krebsa cikls (ieskaitot TD un OF) - 12 * 2 = 24 mol ATP divu acetilgrupu degšanas laikā
KOPĀ: 38 molus ATP ar pilnu 1 mola glikozes sadegšanu
1) nodrošina saikni starp elpošanas substrātiem un Krebsa ciklu;
2) katras glikozes molekulas oksidēšanas laikā piegādā divas ATP molekulas un divas NADH molekulas (anoksijas apstākļos glikolīze ir galvenais ATP avots šūnā);
3) ražo starpproduktus sintētiskiem procesiem šūnā (piemēram, fosfololpiruvātu, kas nepieciešams fenola savienojumu un lignīna veidošanai);
4) hloroplastos nodrošina tiešu ATP sintēzes ceļu, neatkarīgi no NADPH piegādes; turklāt, izmantojot glikolīzi hloroplastos, uzglabātā ciete tiek metabolizēta uz triozi, kas pēc tam tiek eksportēta no hloroplastas.
Glikolīzes efektivitāte ir 40%.
5. Heksozu savstarpējā konversija
6. Glikonogēze - ogļhidrātu veidošanās no ne-ogļhidrātu produktiem (piruvāts, laktāts, glicerīns, aminoskābes, lipīdi, proteīni uc).