Pengoksidaan lengkap glukosa. Tindak balas pengoksidaan glukosa

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 05:36

Dalam artikel ini, kita akan melihat bagaimana glukosa dioksidakan. Karbohidrat ialah sebatian daripada jenis polihidroksikarbonil, serta terbitannya. Ciri ciri ialah kehadiran kumpulan aldehid atau keton dan sekurang-kurangnya dua kumpulan hidroksil.

Mengikut strukturnya, karbohidrat dibahagikan kepada monosakarida, polisakarida, oligosakarida.

Monosaccharides

Monosaccharides ialah karbohidrat paling ringkas yang tidak boleh dihidrolisiskan. Bergantung pada kumpulan mana yang terdapat dalam komposisi - aldehid atau keton, aldosa diasingkan (ini termasuk galaktosa, glukosa, ribosa) dan ketos (ribulosa, fruktosa).

Oligosakarida

Oligosakarida ialah karbohidrat yang mempunyai dalam komposisinya daripada dua hingga sepuluh sisa asal monosakarida, disambungkan oleh ikatan glikosidik. Bergantung kepada bilangan sisa monosakarida, disakarida, trisakarida, dan sebagainya dibezakan. Apakah yang terbentuk apabila glukosa dioksidakan? Perkara ini akan dibincangkan kemudian.

Polysaccharides

Polysaccharidesadalah karbohidrat yang mengandungi lebih daripada sepuluh sisa monosakarida yang saling berkaitan oleh ikatan glikosidik. Jika komposisi polisakarida mengandungi sisa monosakarida yang sama, maka ia dipanggil homopolisakarida (contohnya, kanji). Jika sisa tersebut berbeza, maka dengan heteropolisakarida (contohnya, heparin).

Apakah kepentingan pengoksidaan glukosa?

Fungsi karbohidrat dalam tubuh manusia

Karbohidrat melaksanakan fungsi utama berikut:

1. Tenaga. Fungsi karbohidrat yang paling penting, kerana ia berfungsi sebagai sumber tenaga utama dalam badan. Hasil daripada pengoksidaan mereka, lebih separuh daripada keperluan tenaga seseorang dipenuhi. Hasil daripada pengoksidaan satu gram karbohidrat, 16.9 kJ dibebaskan.
2. Tempah. Glikogen dan kanji ialah satu bentuk simpanan nutrien.
3. Struktural. Selulosa dan beberapa sebatian polisakarida lain membentuk rangka kerja yang kuat dalam tumbuhan. Selain itu, ia, dalam kombinasi dengan lipid dan protein, merupakan komponen semua biomembran sel.
4. Pelindung. Heteropolisakarida asid memainkan peranan sebagai pelincir biologi. Ia melapisi permukaan sendi yang bersentuhan dan bergesel antara satu sama lain, membran mukus hidung, saluran penghadaman.
5. Antikoagulan. Karbohidrat seperti heparin mempunyai sifat biologi yang penting, iaitu, ia menghalang pembekuan darah.
6. Karbohidrat ialah sumber karbon yang diperlukan untuk sintesis protein, lipid dan asid nukleik.

Untuk badan, sumber utama karbohidrat ialah karbohidrat pemakanan - sukrosa, kanji, glukosa, laktosa). Glukosa boleh disintesis dalam badan sendiri daripada asid amino, gliserol, laktat dan piruvat (glukoneogenesis).

Glikolisis

Glikolisis ialah salah satu daripada tiga kemungkinan bentuk proses pengoksidaan glukosa. Dalam proses ini, tenaga dibebaskan, yang kemudiannya disimpan dalam ATP dan NADH. Salah satu molekulnya terurai kepada dua molekul piruvat.

Proses glikolisis berlaku di bawah tindakan pelbagai bahan enzim, iaitu pemangkin yang bersifat biologi. Ejen pengoksidaan yang paling penting ialah oksigen, tetapi perlu diperhatikan bahawa proses glikolisis boleh dijalankan tanpa kehadiran oksigen. Jenis glikolisis ini dipanggil anaerobik.

Glikolisis jenis anaerobik ialah proses pengoksidaan glukosa secara berperingkat. Dengan glikolisis ini, pengoksidaan glukosa tidak berlaku sepenuhnya. Oleh itu, semasa pengoksidaan glukosa, hanya satu molekul piruvat terbentuk. Dari segi faedah tenaga, glikolisis anaerobik kurang berfaedah berbanding aerobik. Walau bagaimanapun, jika oksigen memasuki sel, maka glikolisis anaerobik boleh ditukar kepada aerobik, iaitu pengoksidaan lengkap glukosa.

Mekanisme glikolisis

Glikolisis menguraikan glukosa enam karbon kepada dua molekul piruvat tiga karbon. Seluruh proses dibahagikan kepada lima peringkat persediaan dan lima lagi, di mana ATP disimpantenaga.

Oleh itu, glikolisis berjalan dalam dua peringkat, setiap satu dibahagikan kepada lima peringkat.

Peringkat 1 tindak balas pengoksidaan glukosa

• Peringkat pertama. Langkah pertama ialah fosforilasi glukosa. Pengaktifan sakarida berlaku melalui fosforilasi pada atom karbon keenam.
• Peringkat kedua. Terdapat proses pengisomeran glukosa-6-fosfat. Pada peringkat ini, glukosa ditukar kepada fruktosa-6-fosfat oleh fosfoglukoisomerase pemangkin.
• Peringkat ketiga. Fosforilasi fruktosa-6-fosfat. Pada peringkat ini, pembentukan fruktosa-1,6-difosfat (juga dipanggil aldolase) berlaku di bawah pengaruh fosfofruktokinase-1. Ia terlibat dalam mengiringi kumpulan fosforil daripada asid trifosforik adenosin kepada molekul fruktosa.
• Peringkat keempat. Pada peringkat ini, pembelahan aldolase berlaku. Akibatnya, dua molekul triosa fosfat terbentuk, khususnya ketos dan eldosa.
• Peringkat kelima. Pengisomeran triosa fosfat. Pada peringkat ini, gliseraldehid-3-fosfat dihantar ke peringkat seterusnya pemecahan glukosa. Dalam kes ini, peralihan dihidroksiaseton fosfat kepada bentuk gliseraldehid-3-fosfat berlaku. Peralihan ini dijalankan di bawah tindakan enzim.
• Peringkat keenam. Proses pengoksidaan gliseraldehid-3-fosfat. Pada peringkat ini, molekul dioksidakan dan kemudian difosforilasi kepada difosfogliserat-1, 3.
• Peringkat ketujuh. Langkah ini melibatkan pemindahan kumpulan fosfat daripada 1,3-diphosphoglycerate kepada ADP. Hasil akhir langkah ini ialah 3-fosfogliseratdan ATP.

Peringkat 2 - pengoksidaan lengkap glukosa

• Peringkat kelapan. Pada peringkat ini, peralihan 3-fosfogliserat kepada 2-fosfogliserat dijalankan. Proses peralihan dijalankan di bawah tindakan enzim seperti phosphoglycerate mutase. Tindak balas kimia pengoksidaan glukosa ini diteruskan dengan kehadiran wajib magnesium (Mg).
• Peringkat kesembilan. Pada peringkat ini, dehidrasi 2-fosfogliserat berlaku.
• Peringkat kesepuluh. Terdapat pemindahan fosfat yang diperoleh hasil daripada langkah sebelumnya ke dalam PEP dan ADP. Phosphoenulpyrovate dipindahkan ke ADP. Tindak balas kimia sedemikian mungkin dengan kehadiran ion magnesium (Mg) dan kalium (K).

Di bawah keadaan aerobik, keseluruhan proses datang kepada CO₂ dan H₂O. Persamaan untuk pengoksidaan glukosa kelihatan seperti ini:

S₆N₁₂O₆+ 6O₂ → 6CO₂+ 6H₂O + 2880 kJ/mol.

Oleh itu, tiada pengumpulan NADH dalam sel semasa pembentukan laktat daripada glukosa. Ini bermakna proses sedemikian adalah anaerobik, dan ia boleh diteruskan tanpa ketiadaan oksigen. Ia adalah oksigen yang merupakan penerima elektron terakhir yang dipindahkan oleh NADH ke rantai pernafasan.

Dalam proses pengiraan keseimbangan tenaga tindak balas glikolitik, ia mesti diambil kira bahawa setiap langkah peringkat kedua diulang dua kali. Daripada ini kita boleh membuat kesimpulan bahawa dua molekul ATP dibelanjakan pada peringkat pertama, dan 4 molekul ATP terbentuk semasa peringkat kedua oleh fosforilasi.jenis substrat. Ini bermakna hasil daripada pengoksidaan setiap molekul glukosa, sel mengumpul dua molekul ATP.

Kami melihat pengoksidaan glukosa oleh oksigen.

Laluan pengoksidaan glukosa anaerobik

Pengoksidaan aerobik ialah proses pengoksidaan di mana tenaga dibebaskan dan diteruskan dengan kehadiran oksigen, yang bertindak sebagai penerima akhir hidrogen dalam rantai pernafasan. Penderma molekul hidrogen ialah bentuk koenzim terkurang (FADH2, NADH, NADPH), yang terbentuk semasa tindak balas perantaraan pengoksidaan substrat.

Proses pengoksidaan glukosa jenis dikotomi aerobik ialah laluan utama katabolisme glukosa dalam tubuh manusia. Jenis glikolisis ini boleh dijalankan dalam semua tisu dan organ tubuh manusia. Hasil daripada tindak balas ini ialah pemisahan molekul glukosa kepada air dan karbon dioksida. Tenaga yang dibebaskan kemudiannya akan disimpan dalam ATP. Proses ini boleh dibahagikan secara kasar kepada tiga peringkat:

1. Proses menukar molekul glukosa kepada sepasang molekul asid piruvik. Tindak balas berlaku dalam sitoplasma sel dan merupakan laluan khusus untuk pemecahan glukosa.
2. Proses pembentukan asetil-KoA hasil daripada dekarboksilasi oksidatif asid piruvik. Tindak balas ini berlaku dalam mitokondria selular.
3. Proses pengoksidaan asetil-KoA dalam kitaran Krebs. Tindak balas berlaku dalam mitokondria selular.

Pada setiap peringkat proses ini,bentuk pengurangan koenzim yang teroksida oleh kompleks enzim rantai pernafasan. Akibatnya, ATP terbentuk apabila glukosa dioksidakan.

Pembentukan koenzim

Koenzim, yang terbentuk pada peringkat kedua dan ketiga glikolisis aerobik, akan teroksida terus dalam mitokondria sel. Selari dengan ini, NADH, yang terbentuk dalam sitoplasma sel semasa tindak balas peringkat pertama glikolisis aerobik, tidak mempunyai keupayaan untuk menembusi membran mitokondria. Hidrogen dipindahkan dari NADH sitoplasma ke mitokondria selular melalui kitaran ulang-alik. Antara kitaran ini, kitaran utama boleh dibezakan - malate-aspartate.

Kemudian, dengan bantuan NADH sitoplasma, oksaloasetat dikurangkan kepada malat, yang seterusnya, memasuki mitokondria selular dan kemudiannya dioksidakan untuk mengurangkan NAD mitokondria. Oksaloasetat kembali ke sitoplasma sel sebagai aspartat.

Bentuk glikolisis yang diubah suai

Glikolisis juga boleh disertai dengan pembebasan 1, 3 dan 2, 3-bifosfogliserat. Pada masa yang sama, 2,3-biphosphoglycerate di bawah pengaruh pemangkin biologi boleh kembali ke proses glikolisis, dan kemudian menukar bentuknya kepada 3-phosphoglycerate. Enzim ini memainkan pelbagai peranan. Contohnya, 2, 3-biphosphoglycerate, yang terdapat dalam hemoglobin, menggalakkan pemindahan oksigen ke tisu, sambil menyumbang kepada penceraian dan penurunan dalam pertalian oksigen dan sel darah merah.

Kesimpulan

Banyak bakteria boleh mengubah bentuk glikolisis pada pelbagai peringkatnya. Dalam kes ini, adalah mungkin untuk mengurangkan jumlah bilangan mereka atau mengubah suai peringkat ini akibat tindakan pelbagai sebatian enzim. Sesetengah anaerobes mempunyai keupayaan untuk mengurai karbohidrat dengan cara lain. Kebanyakan termofil hanya mempunyai dua enzim glikolitik, khususnya enolase dan piruvat kinase.

Kami melihat bagaimana glukosa teroksida dalam badan.