Apakah yang dikaji oleh biokimia? Glikolisis adalah proses penguraian glukosa secara enzimatik yang serius yang berlaku dalam tisu haiwan dan manusia tanpa menggunakan oksigen. Dialah yang dianggap oleh ahli biokimia sebagai cara untuk mendapatkan asid laktik dan molekul ATP.
Definisi
Apakah itu glikolisis aerobik? Biokimia menganggap proses ini sebagai satu-satunya ciri proses organisma hidup yang membekalkan tenaga.
Dengan bantuan proses sedemikian, organisma haiwan dan manusia dapat melaksanakan fungsi fisiologi tertentu untuk jangka masa tertentu dalam keadaan oksigen yang tidak mencukupi.
Jika proses pemecahan glukosa dijalankan dengan penyertaan oksigen, glikolisis aerobik berlaku.
Apakah biokimianya? Glikolisis dianggap sebagai langkah pertama dalam proses pengoksidaan glukosa kepada air dan karbon dioksida.
Halaman Sejarah
Istilah "glikolisis" digunakan oleh Lépin pada akhir abad kesembilan belas untuk proses mengurangkan glukosa darah yang dikeluarkan daripada sistem peredaran darah. Sesetengah mikroorganisma mempunyai proses penapaian yang serupa dengan glikolisis. Untuk yang demikiantransformasi menggunakan sebelas enzim, kebanyakannya diasingkan dalam bentuk homogen, sangat tulen atau kristal, sifatnya dikaji dengan baik. Proses ini berlaku dalam hyaloplasma sel.
Proses khusus
Bagaimanakah proses glikolisis? Biokimia ialah sains di mana proses ini dianggap sebagai tindak balas pelbagai peringkat.
Tindak balas enzimatik pertama glikolisis, fosforilasi, dikaitkan dengan pemindahan ortofosfat kepada glukosa oleh molekul ATP. Enzim hexokinase bertindak sebagai pemangkin dalam proses ini.
Penghasilan glukosa-6-fosfat dalam proses ini dijelaskan oleh pembebasan sejumlah besar tenaga sistem, iaitu, proses kimia tidak boleh balik berlaku.
Enzim seperti heksokinase bertindak sebagai pemangkin untuk proses fosforilasi bukan sahaja D-glukosa itu sendiri, tetapi juga D-mannose, D-fruktosa. Selain hexokinase, terdapat satu lagi enzim dalam hati - glukokinase, yang memangkinkan proses fosforilasi satu D-glukosa.
Peringkat kedua
Bagaimanakah biokimia moden menerangkan peringkat kedua proses ini? Glikolisis pada peringkat ini ialah peralihan glukosa-6-fosfat di bawah pengaruh heksosa fosfat isomerase kepada bahan baharu - fruktosa-6-fosfat.
Proses berjalan dalam dua arah yang saling bertentangan, tidak memerlukan kofaktor.
Peringkat ketiga
Ia dikaitkan dengan fosforilasi fruktosa-6-fosfat yang terhasil dengan bantuan molekul ATP. Pemecut proses ini ialah enzim fosfofruktokinase. Reaksidianggap tidak dapat dipulihkan, ia berlaku dengan kehadiran kation magnesium, ia dianggap sebagai peringkat interaksi ini secara perlahan-lahan. Dialah yang menjadi asas untuk menentukan kadar glikolisis.
Fosfofruktokinase ialah salah satu daripada wakil enzim alosterik. Ia dihalang oleh molekul ATP, dirangsang oleh AMP dan ADP. Dalam kes diabetes, semasa berpuasa, serta dalam banyak keadaan lain di mana lemak dimakan dalam kuantiti yang banyak, kandungan sitrat dalam sel tisu meningkat beberapa kali. Di bawah keadaan sedemikian, terdapat perencatan yang ketara terhadap aktiviti penuh fosfofruktokinase oleh sitrat.
Jika nisbah ATP kepada ADP mencapai nilai yang ketara, fosfofruktokinase dihalang, yang membantu melambatkan glikolisis.
Bagaimana anda boleh meningkatkan glikolisis? Biokimia mencadangkan untuk mengurangkan faktor keamatan untuk ini. Contohnya, dalam otot yang tidak berfungsi, aktiviti fosfofruktokinase adalah rendah, tetapi kepekatan ATP meningkat.
Apabila otot berfungsi, terdapat penggunaan ATP yang ketara, yang menyebabkan peningkatan tahap enzim, menyebabkan pecutan proses glikolisis.
Peringkat keempat
Enzim aldolase ialah pemangkin bagi bahagian glikolisis ini. Terima kasih kepadanya, pemisahan bahan yang boleh diterbalikkan kepada dua fosfotriosis berlaku. Bergantung pada nilai suhu, keseimbangan diwujudkan pada tahap yang berbeza.
Bagaimanakah biokimia menerangkan perkara yang berlaku? Glikolisis dengan peningkatan suhu meneruskan ke arah tindak balas langsung, produkiaitu gliseraldehid-3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat.
Peringkat lain
Peringkat kelima ialah proses pengisomeran triosa fosfat. Pemangkin untuk proses tersebut ialah enzim triose phosphate isomerase.
Tindak balas keenam dalam bentuk ringkasan menerangkan penghasilan asid 1,3-diphosphorglyceric dengan kehadiran NAD fosfat sebagai penerima hidrogen. Ejen bukan organik inilah yang menghilangkan hidrogen daripada gliseraldehid. Ikatan yang terhasil adalah rapuh, tetapi ia kaya dengan tenaga, dan apabila dibelah, asid 1, 3-difosfogliserik diperoleh.
Langkah ketujuh, dimangkinkan oleh kinase fosfogliserat, melibatkan pemindahan tenaga daripada sisa fosfat kepada ADP untuk membentuk asid 3-fosfogliserik dan ATP.
Dalam tindak balas kelapan, pemindahan intramolekul kumpulan fosfat berlaku, manakala perubahan asid 3-fosfogliserik kepada 2-fosfogliserat diperhatikan. Proses ini boleh diterbalikkan, oleh itu kation magnesium digunakan untuk pelaksanaannya.
2,3-asid difosfogliserik bertindak sebagai kofaktor untuk enzim pada peringkat ini.
Tindak balas kesembilan melibatkan peralihan asid 2-fosfogliserik kepada fosfoenolpiruvat. Enzim enolase, yang diaktifkan oleh kation magnesium, bertindak sebagai pemecut proses ini, dan fluorida bertindak sebagai perencat dalam kes ini.
Tindak balas kesepuluh diteruskan dengan pemecahan ikatan dan pemindahan tenaga sisa fosfat kepada ADP daripada asid fosfoenolpiruvik.
Peringkat kesebelas dikaitkan dengan pengurangan asid piruvik, mendapatkan asid laktik. Penukaran ini memerlukan penyertaan enzim laktat dehidrogenase.
Bagaimanakah anda boleh menulis glikolisis secara umum? Tindak balas, biokimia yang telah dibincangkan di atas, dikurangkan kepada pengoksidaan glikolitik, disertai dengan pembentukan molekul ATP.
Nilai proses
Kami melihat bagaimana biokimia menerangkan glikolisis (tindak balas). Kepentingan biologi proses ini adalah untuk mendapatkan sebatian fosfat dengan rizab tenaga yang besar. Jika dua molekul ATP dibelanjakan pada peringkat pertama, maka peringkat itu dikaitkan dengan pembentukan empat molekul sebatian ini.
Apakah biokimianya? Glikolisis dan glukoneogenesis adalah cekap tenaga: 2 molekul ATP menyumbang 1 molekul glukosa. Perubahan tenaga semasa pembentukan dua molekul asid daripada glukosa ialah 210 kJ/mol. 126 kJ daun dalam bentuk haba, 84 kJ terkumpul dalam ikatan fosfat ATP. Ikatan terminal mempunyai nilai tenaga 42 kJ/mol. Biokimia berurusan dengan pengiraan yang serupa. Glikolisis aerobik dan anaerobik mempunyai kecekapan 0.4.
Fakta menarik
Sebagai hasil daripada banyak eksperimen, adalah mungkin untuk menentukan nilai yang tepat bagi setiap tindak balas glikolisis yang berlaku dalam eritrosit manusia yang utuh. Lapan tindak balas glikolisis adalah hampir kepada keseimbangan termodinamik, tiga proses dikaitkan dengan penurunan ketara dalam jumlah tenaga bebas, dan dianggap tidak dapat dipulihkan.
Apakah itu glukoneogenesis? Biokimia proses terdiri daripada pecahan karbohidrat, yang berlaku dalambeberapa peringkat. Setiap langkah dikawal oleh enzim. Sebagai contoh, dalam tisu yang dicirikan oleh metabolisme aerobik (tisu jantung, buah pinggang), ia dikawal oleh isoenzim LDH1 dan LDH2. Mereka dihalang oleh sejumlah kecil piruvat, akibatnya sintesis asid laktik tidak dibenarkan, dan pengoksidaan lengkap asetil-KoA dalam kitaran asid trikarboksilik dicapai.
Apakah lagi yang mencirikan glikolisis anaerobik? Biokimia, contohnya, melibatkan kemasukan karbohidrat lain dalam proses.
Hasil daripada kajian makmal, didapati kira-kira 80% fruktosa yang memasuki tubuh manusia bersama makanan dimetabolismekan di dalam hati. Di sini, proses fosforilasinya kepada fruktosa-6-fosfat berlaku, enzim heksokinase bertindak sebagai pemangkin untuk proses ini.
Proses ini dihalang oleh glukosa. Kompaun yang terhasil ditukar kepada glukosa melalui beberapa peringkat, disertai dengan penyingkiran asid fosforik. Di samping itu, perubahan seterusnya kepada sebatian organik yang mengandungi fosforus lain adalah mungkin.
Di bawah pengaruh ATP dan fosfofruktokinase, fruktosa-6-fosfat akan ditukar menjadi fruktosa-1,6-difosfat.
Kemudian bahan ini dimetabolismekan melalui peringkat ciri glikolisis. Otot dan hati mempunyai ketohexokinase, yang boleh mempercepatkan proses fosforilasi fruktosa ke dalam sebatian yang mengandungi fosforus. Proses ini tidak disekat oleh glukosa, dan fruktosa-1-fosfat yang terhasil terurai di bawah pengaruh aldolase ketosa-1-fosfat menjadi gliseraldehid dan dihidroksiaseton fosfat. D-gliseraldehid di bawahdi bawah pengaruh triozokinase, ia memasuki fosforilasi, akhirnya molekul ATP dibebaskan dan dihidroksiaseton fosfat diperoleh.
Anomali kongenital
Pakar biokimia telah dapat mengenal pasti beberapa anomali kongenital yang berkaitan dengan metabolisme fruktosa. Fenomena ini (fructosuria penting) dikaitkan dengan kekurangan biologi dalam kandungan enzim ketohexokinase dalam badan, oleh itu, semua proses pemecahan karbohidrat ini dihalang oleh glukosa. Akibat daripada pelanggaran ini adalah pengumpulan fruktosa dalam darah. Untuk fruktosa, ambang buah pinggang adalah rendah, jadi fruktosuria boleh dikesan pada kepekatan karbohidrat darah sekitar 0.73 mmol/L.
Penyertaan dalam biosintesis galaktosa
Galaktosa memasuki badan dengan makanan, yang dipecahkan dalam saluran pencernaan kepada glukosa dan galaktosa. Pertama, karbohidrat ini ditukar kepada galaktosa-1-fosfat, prosesnya dimangkinkan oleh galaktokinase. Seterusnya, sebatian yang mengandungi fosforus ditukar kepada glukosa-1-fosfat. Pada peringkat ini, uridin diphosphogalactose dan UDP-glukosa juga terbentuk. Peringkat proses seterusnya diteruskan mengikut skema yang serupa dengan pecahan glukosa.
Selain laluan metabolisme galaktosa ini, skema kedua juga mungkin. Mula-mula, galaktosa-1-fosfat juga terbentuk, tetapi langkah-langkah seterusnya dikaitkan dengan pembentukan molekul UTP dan glukosa-1-fosfat.
Di antara pelbagai keadaan patologi yang berkaitan dengan metabolisme karbohidrat, galaktosemia menduduki tempat yang istimewa. Fenomena ini dikaitkan dengan penyakit yang diwarisi secara resesif, dengandi mana paras gula darah meningkat disebabkan oleh galaktosa dan mencapai 16.6 mmol/l. Pada masa yang sama, hampir tiada perubahan dalam kandungan glukosa dalam darah. Sebagai tambahan kepada galaktosa, dalam kes sedemikian, galaktosa-1-fosfat juga terkumpul dalam darah. Kanak-kanak yang didiagnosis dengan galaktosemia mempunyai terencat akal dan juga mempunyai katarak.
Apabila pertumbuhan gangguan metabolisme karbohidrat berkurangan, sebabnya ialah pecahan galaktosa di sepanjang laluan kedua. Terima kasih kepada fakta bahawa ahli biokimia berjaya mengetahui intipati proses yang berterusan, ia menjadi mungkin untuk menangani masalah yang berkaitan dengan pecahan glukosa yang tidak lengkap dalam badan.
