Gluck je profesionál (z gréčtiny. Glykys - sladký), hroznový cukor, dextróza; sacharidy, najbežnejšie v prírode; Termín "monosacharidy" označuje hexózy, t.j. monosacharidy obsahujúce 6 atómov uhlíka. Bezfarebné kryštály, tpl 146,5 ° C. Dobre rozpustný vo vode. Roztok glukózy obsahuje molekuly vo forme a b-forme; rovnováha sa dosiahne, keď pomer týchto foriem je 37% a 63%. Glukóza je opticky aktívna, otáča polarizovaný lúč doprava. a-glukóza je nevyhnutnou zložkou všetkých živých organizmov, od vírusov po vyššie rastliny a stavovce (vrátane ľudí); Je zložkou rôznych zlúčenín, od sacharózy, celulózy a škrobu po určité glykoproteíny a vírusovú ribonukleovú kyselinu. Pre množstvo baktérií je glukóza jediným zdrojom energie. Glukóza sa podieľa na mnohých metabolických reakciách.
Obsah glukózy u človeka je približne 100 mg%, je regulovaný neurohumorálnou cestou (pozri metabolizmus sacharidov). Zníženie obsahu glukózy (pozri hypoglykémiu) na 40 mg% spôsobuje drastické narušenie centrálneho nervového systému. Hlavnými spôsobmi použitia glukózy v tele sú: anaeróbne transformácie sprevádzané syntézou ATP (pozri kyseliny adenozínfosforečné) a končiace tvorbou kyseliny mliečnej (pozri glykolýza); syntézu glykogénu; aeróbna oxidácia na kyselinu glukónovú pôsobením enzýmu glukóza oxidáza (proces je inherentný v niektorých mikroorganizmoch, ktoré ho využívajú na energiu, prúdi s absorpciou kyslíka vo vzduchu); transformácie pentóz a iných jednoduchých cukrov (pentózo-fosfátový cyklus). S úplnou enzymatickou oxidáciou glukózy na CO2 a H2O energia sa uvoľní: C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 686 kcal / mol, z ktorých väčšina sa akumuluje vysokoenergetickými zlúčeninami typu ATP. Syntéza glukózy z anorganických zložiek je opačným procesom a je vykonávaná rastlinami a niektorými baktériami, ktoré využívajú energiu slnečného svetla (fotosyntéza) a chemické oxidačné reakcie (chemosyntéza).
V priemysle sa glukóza vyrába hydrolýzou škrobu. Používa sa v cukrovinkovom priemysle; ako liek - v medicíne.
Na lekárske účely používajú glukózu v práškoch a tabletách, ako aj izotonické (4,5 - 5%) a hypertonické (10 - 40%) roztoky glukózy. Používajú sa izotonické roztoky (injekčne subkutánne a v enemase) na doplnenie tela tekutinou; sú tiež zdrojom ľahko stráviteľného nutričného materiálu. So zavedením hypertonických roztokov (intravenózne) sa zvyšuje osmotický tlak krvi, zlepšujú sa metabolické procesy, zvyšuje sa antitoxická funkcia pečene, zvyšuje sa kontraktilná aktivita srdcového svalu, zväčšujú sa cievy a zvyšuje sa moč. Roztoky glukózy sa používajú pri infekčných ochoreniach, srdcových ochoreniach, rôznych otravách atď., Často v kombinácii s kyselinou askorbovou.
Hlavné zložky potravín
Existujú tri hlavné oblasti použitia glukózy v tele:
glukóza je oxidovaná na energiu;
keď množstvo glukózy presiahne množstvo potrebné na energiu, zmení sa na svalový a pečeňový glykogén;
keď je glykogénové úložisko nasýtené, glukóza sa premieňa na tuky, ktoré sa ukladajú v tukových bunkách. [11.-C.13]
Voda je pre človeka nevyhnutná ako médium na vykonávanie viacerých funkcií: trávenie, absorpcia a transport živín cez gastrointestinálny trakt a obehový systém; rozpustenie metabolických produktov a ich vylučovanie močom; životného prostredia. Za účasti vody sa uskutočňujú všetky biochemické reakcie; prenos elektrických signálov medzi bunkami; regulácia telesnej teploty (telo sa ochladzuje, keď sa voda odparuje); tvorba životného prostredia - mazivá na pohyb a trenie častí tela, ako sú spoje; poskytnutie tela vo vode rozpustných živín. Prebytočná voda s normálnym množstvom elektrolytov sa vylučuje močom a potom. Nedostatok vody v tele je cítiť veľmi rýchlo. Prvým príznakom je pocit smädu, druhým je zníženie množstva alebo úplné zastavenie moču.
Najdôležitejšou biologickou úlohou potravín je poskytnúť telu energiu.
Energia z potravín sa vynakladá na:
udržiavanie konštantnej telesnej teploty;
vykonávanie všetkých biologických funkcií a biochemických procesov;
o výkone svalov mechanickej práce;
trávenie a asimilácia potravín.
Najdôležitejšie esenciálne živiny sú vitamíny - organické zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou potrebné na zavedenie mechanizmov enzymatickej katalýzy, normálny priebeh metabolizmu, udržiavanie homeostázy, biochemická podpora všetkých životne dôležitých funkcií organizmu. Vitamíny sa podieľajú na fungovaní enzýmov. Nedostatočný príjem jedného alebo druhého vitamínu s jedlom vedie k jeho nedostatku v tele a vzniku zodpovedajúceho ochorenia nedostatku vitamínov, ktoré je založené na porušení biochemických procesov závislých od tohto vitamínu. Nedostatky vitamínov a stopových prvkov sa tiež nazývajú „skrytý hlad“, pretože sa dlhodobo neprejavujú klinicky. Nedostatok každého vitamínu môže viesť k závažným metabolickým poruchám. Tehotenstvo, dojčiace ženy a deti v kritických obdobiach vývoja, ako aj deti vyrastajúce v sociálne znevýhodnených podmienkach, ktoré sú oslabené opakovanými chorobami, sú najviac ohrozené rozvojom nedostatočných stavov.
Ak telo nedostane vhodné množstvo vitamínov po dlhú dobu, potom sa objaví nedostatok vitamínov s určitým klinickým prejavom a následne sa zvýši nedostatok vitamínov na akejkoľvek počiatočnej úrovni. Ak však prevaha konzumácie vitamínov nad ich príjmom pokračuje, prirodzene, budú sa prejavovať prejavy nedostatku vitamínov. Zvyčajne existujú dva stupne nedostatku vitamínu: avitaminóza a hypovitaminóza.
Pod pojmom avitaminóza sa rozumie hlboký nedostatok jedného alebo druhého vitamínu s rozvinutým klinickým obrazom stavu nedostatku: s nedostatkom vitamínu C - skorbut, vitamín D - krivica, vitamín B1 - beriberi, vitamín PP - pellagra, vitamín B12 - zhubná anémia.
Nadbytok vitamínov sa pozoruje pri zvýšenom príjme do organizmu alebo pri eliminácii vylučovania (ochorenie pečene, obličky). Najčastejšie sa pozoruje hypervitaminóza s neobmedzenou (bezmyšlienkovitou) konzumáciou vitamínov, výživových doplnkov, obohatených potravín, dlhodobého používania efektnej stravy.
Spôsoby použitia glukózy v tele
Glukóza je hlavným metabolitom a transportnou formou sacharidov u ľudí a zvierat. Zdrojmi glukózy sú potravinové sacharidy, tkanivový glykogén a proces glukoneogenézy v pečeni a kortikálnej substancii obličiek. Na začlenenie glukózy do metabolizmu sa musí fosforylovať za vzniku glukóza-6-fosfátu (G-6-F), ktorý sa potom môže premeniť rôznymi metabolickými cestami. Na obr. 17.1. Uvádzajú sa hlavné cesty metabolizmu glukózy.
glykolýza
Glykolýza je hlavným spôsobom katabolizmu glukózy postupnými enzymatickými transformáciami na laktát (bez spotreby kyslíka - anaeróbna glykolýza) alebo oxidačnou dekarboxyláciou pyruvátu na CO2 a H2O (v prítomnosti kyslíka - aeróbna glykolýza).
Proces aeróbnej glykolýzy zahŕňa niekoľko štádií:
1. Aeróbna glykolýza - proces oxidácie glukózy s tvorbou dvoch molekúl pyruvátu;
2. Všeobecná cesta katabolizmu, vrátane oxidačnej dekarboxylácie pyruvátu na acetyl-CoA a jeho ďalšej oxidácie v cykle trikarboxylovej kyseliny;
3. Reťazec dýchania tkaniva spojený s dehydrogenačnými reakciami, ktoré sa vyskytujú v procese rozkladu glukózy.
Celkový výťažok ATP pri oxidácii 1 mol glukózy na CO2 a H2O je 38 mol.
Obr. 17.-1. Všeobecná schéma metabolizmu glukózy.
1 - aeróbna glykolýza; 2 - anaeróbna glykolýza; 3 - alkoholické kvasenie; 4 - pentózo-fosfátová cesta; 5 - syntéza glykogénu; 6 - rozklad glykogénu; 7 - glukoneogenéza.
Anaeróbna glykolýza je proces štiepenia glukózy za vzniku laktátu ako konečného produktu. Tento proces prebieha bez použitia kyslíka, a preto nezávisí od práce mitochondriálnej siete. ATP sa tu tvorí prostredníctvom substrátových fosforylačných reakcií. Rovnováha ATP počas anaeróbnej glykolýzy je 2 mol na 1 mol glukózy.
Aeróbna glykolýza sa vyskytuje v mnohých orgánoch a tkanivách a slúži ako hlavný, aj keď nie jediný zdroj energie pre vitálnu aktivitu.
Okrem energetickej funkcie môže glykolýza tiež vykonávať anabolické funkcie. Na syntézu nových zlúčenín sa používajú metabolity glykolýzy. Fruktóza-6-fosfát a glyceraldehyd-3-fosfát sa teda podieľajú na tvorbe ribózy-5-fosfátu - štruktúrnej zložky nukleotidov. 3-Fosfoglycerát môže byť zahrnutý do syntézy aminokyselín, ako je serín, glycín, cysteín. V pečeni a tukovom tkanive sa acetyl-CoA, ktorý sa tvorí z pyruvátu, používa ako substrát v biosyntéze mastných kyselín a cholesterolu.
Anaeróbna glykolýza je aktivovaná vo svaloch počas intenzívnej svalovej práce, vyskytuje sa v erytrocytoch (chýba im mitochondrie), ako aj v rôznych podmienkach obmedzeného prísunu kyslíka (spazmus a trombóza ciev, tvorba aterosklerotických plakov).
Cesta fosforečnanu pentózy (PPP)
PFP, tiež nazývaný hexóza-monofosfátový skrat, slúži ako alternatíva oxidáciou glukóza-6-fosfátu. Podľa PFP je až 33% všetkej glukózy metabolizovaných v pečeni, až do 20% v tukovom tkanive, až do 10% v erytrocytoch a menej ako 1% vo svalovom tkanive. Najaktívnejší PPP sa vyskytuje v tukovom tkanive, pečeni, kôre nadobličiek, červených krvinkách, prsnej žľaze počas laktácie, semenníkov. PFP sa skladá z 2 fáz (častí) - oxidujúcich a neoxidujúcich.
V oxidačnej fáze sa glukóza-6-fosfát ireverzibilne oxiduje na pentóza-ribulóza-5-fosfát a vytvára sa redukovaný NADPH.2. V neoxidačnej fáze sa ribulóza-5-fosfát reverzibilne premieňa na ribóza-5-fosfát, metabolity glykolýzy a iné fosforylované cukry.
Biologická úloha TFG:
1. Obnovené hodiny NADPH2 na regeneračnú biosyntézu (mastné kyseliny, cholesterol, atď.).
2. Syntéza pentózových fosfátov na tvorbu nukleových kyselín a niektorých koenzýmov.
3. Syntéza monosacharidov s počtom atómov uhlíka od 3 do 8.
4. Neutralizácia xenobiotík - NADPH je nutná2.
5. V rastlinách - účasť v temnej fáze fotosyntézy ako CO akceptora2.
PFP nevedie k syntéze ATP, t.j. nespĺňa energetickú funkciu.
Glukoneogenéza (GNG)
Glukoneogenéza je syntéza glukózy z prekurzorov sacharidov. Hlavnou funkciou GNG je udržanie hladiny glukózy v krvi počas dlhšieho pôstu a intenzívnej fyzickej námahy. Proces prebieha hlavne v pečeni a menej intenzívne v kortikálnej substancii obličiek, ako aj v črevnej sliznici. Tieto tkanivá môžu produkovať 80 - 100 g glukózy denne.
Primárnymi substrátmi (prekurzormi) v GNG sú laktát, glycerol, väčšina aminokyselín. Zaradenie týchto substrátov do GNG závisí od fyziologického stavu organizmu.
Laktát - produkt anaeróbnej glykolýzy, sa tvorí v pracovných svaloch a nepretržite v červených krvinkách. Laktát sa teda používa kontinuálne v GNG. Glycerol sa uvoľňuje počas hydrolýzy tuku v tukovom tkanive počas obdobia hladovania alebo počas dlhodobej fyzickej námahy. Aminokyseliny vznikajú ako dôsledok rozpadu svalových bielkovín a vykonávajú sa v GNG s dlhodobou hladovou alebo dlhotrvajúcou svalovou prácou. Aminokyseliny, ktoré sa po katabolizácii premenia na pyruvát alebo metabolity cyklu kyseliny trikarboxylovej, možno považovať za potenciálne prekurzory glukózy a nazývajú sa glykogénne.
Zo všetkých aminokyselín vstupujúcich do pečene je približne 30% alanín. Je to preto, že rozpad svalových proteínov produkuje aminokyseliny, z ktorých mnohé sú okamžite premenené na pyruvát alebo najprv na oxaloacetát a potom na pyruvát. Ten sa konvertuje na alanín, čím sa získa aminoskupina z iných aminokyselín. Alanín zo svalov je nesený krvou do pečene, kde sa znovu premieňa na pyruvát, ktorý je čiastočne oxidovaný a čiastočne začlenený do GNG. Takáto sekvencia transformácií vedie k vytvoreniu cyklu glukóza-alanín.
Obr. 17.2. Cyklus glukóza-alanín.
Cesta kyseliny glukurónovej
Podiel glukózy, odklonenej na metabolizmus po ceste kyseliny glukurónovej, je v porovnaní s jej veľkým množstvom veľmi malý, rozdelený v procese glykolýzy alebo syntézy glykogénu. Produkty tejto sekundárnej dráhy sú však pre telo životne dôležité.
UDF-glukuronát pomáha neutralizovať niektoré cudzie látky a liečivá. Okrem toho slúži ako prekurzor zvyškov D-glukuronátu v molekulách kyseliny hyalurónovej a heparínu. Kyselina askorbová (vitamín C) nie je syntetizovaná u ľudí, morčiat a niektorých druhov opíc, pretože im chýba enzým gulonaktón oxidáza. Tieto druhy by mali dostať všetok vitamín C, ktorý potrebujú z potravy.
Aeróbny rozklad glukózy.
Syntéza glykogénu
Glukóza, ktorá sa používa na syntézu glykogénu, je vopred aktivovaná.
Schematicky môže byť aktivácia glukózy znázornená nasledovne:
+ ATP + UTP
GlGl-6-f Gl-1-f Gl-1-UDF
- ADF - FF
Syntéza glykogénu sa uskutočňuje pripojením výslednej UDP-glukózy k vonkajším reťazcom molekúl glykogénu prítomných v pečeňových bunkách, ktoré sa nazývajú "priming". V tomto prípade sú v molekule glykogénu zahrnuté iba zvyšky glukózy. V dôsledku opakovaného pridávania zvyškov glukózy sú vonkajšie reťazce predĺžené a rozvetvené, čo vedie k významnému zvýšeniu veľkosti glykogénových molekúl.
UDP molekuly, ktoré sa uvoľňujú počas procesu syntézy glykogénu, reagujú s ATP a vracajú sa späť do UTP:
UDF + ATP UTP + ADF
ATP je teda zdrojom energie pre syntézu glykogénu a UTP pôsobí ako nosič energie.
V dôsledku syntézy sa glykogén akumuluje v pečeni a jeho koncentrácia môže dosiahnuť 5-6%. Premena glukózy na glykogén v pečeni zabraňuje prudkému zvýšeniu jej obsahu v krvi počas jedla.
Syntéza glykogénu z glukózy sa tiež vyskytuje vo svaloch, ale jeho koncentrácia v nich nepresahuje 2-3%. Tvorba glykogénu vo svaloch prispieva k hyperglykémii potravín.
Syntéza glykogénu je urýchlená hormónom monosulinum.
Rozpad glykogénu
Medzi jedlami sa glykogén pečene rozkladá a premieňa na glukózu, ktorá sa dostáva do krvi. Tento rozpad prichádza s účasťou kyseliny fosforečnej a nazýva sa fosforolýza. Pri pôsobení kyseliny fosforečnej sa zvyšky glukózy vo forme glukózy-1-fosfátu postupne odštiepia z vonkajších reťazcov glykogénu. Plne glykogén sa nerozkladá. Zostávajúce malé molekuly glykogénu slúžia ako "semeno" počas jeho syntézy z glukózy.
Fosforolýza glykogénu prebieha podľa nasledujúcej rovnice:
Pôvodný glykogén Glykogén - "semeno"
Gl-l-f Gl-6-f Glukóza + N3RO4
Rozpad glykogénu v pečeni na glukózu sa často označuje ako glukogenéza a je urýchľovaný hormónmi glukagón a adrenalín.
Kvôli prúdeniu dvoch protichodných procesov v pečeni: syntéze glykogénu z glukózy a jeho opätovnému rozkladu na glukózu sa jeho koncentrácia v krvi mení len v malom rozsahu, a preto krv neustále zásobuje všetky orgány glukózou.
Vo svaloch sa pri vykonávaní fyzickej práce zvyčajne pozoruje rozpad glykogénu. Tu sa však nevytvára voľná glukóza, pretože vo svalových bunkách nie je žiadny enzým, ktorý spôsobuje hydrolýzu glukóza-6-fosfátu. Glukóza-1-fosfát a glukóza-6-fosfát v dôsledku prítomnosti fosfátového zvyšku cez stenu svalových buniek nemôže prejsť a preto všetky ďalšie transformácie týchto zlúčenín prúdia priamo do svalov a ich cieľom je poskytnúť im energiu.
Rozpad glykogénu vo svaloch stimuluje hormón adrenalín, ktorý sa uvoľňuje do krvi práve počas svalovej práce.
Katabolizmus sacharidov
Použitie glukózy v tele sa vykonáva dvoma spôsobmi:
Väčšina sacharidov (90-95%) sa rozkladá pozdĺž hexo-difosfátovej cesty (GDF-cesta), ktorá je hlavným zdrojom energie pre organizmus.
Nevýznamná časť glukózy (5-10%) sa rozpadá pozdĺž hexo-monofosfátovej dráhy (GMP-cesta), ktorá má anabolický účel a poskytuje rôzne syntézy ribózy a vodíka vo forme NADPH2.
GDF dráha môže byť aeróbna a aeróbna, aeróbna GDF dráha funguje kontinuálne a anaeróbne odbúravanie sacharidov je pozorované len so zvýšenými energetickými požiadavkami buniek, hlavne v kostrových svaloch.
Aeróbny rozklad glukózy.
Aeróbne odbúravanie sacharidov cez dráhu HDP je komplexný, viacstupňový proces, ktorý zahŕňa desiatky prechodných reakcií, ktoré v konečnom dôsledku vedú k tvorbe oxidu uhličitého a vody s uvoľňovaním veľkého množstva energie.
Prvá fáza dráhy GDP prebieha v cytoplazme buniek. V tomto štádiu sa glukóza premieňa na kyselinu pyrohroznovú (pyruvát), ktorá sa často nazýva glykolýza.
V prvej fáze glukóza prostredníctvom interakcie s ATP ide do aktívnej formy - glukóza-6-fosfát:
Toto je jediná reakcia, ktorú glukóza v tele prechádza. Preto všetky transformácie glukózy v tele začínajú tvorbou glukózy-6-fosfátu. Ďalej glukóza-6-fosfát vstupuje do rôznych ciest metabolizmu glukózy.
Počas aeróbnej oxidácie sa glukóza premieňa na finálne produkty - oxid uhličitý a vodu - s uvoľňovaním veľkého množstva energie, cez ktoré sa syntetizuje 36-38 ATP molekúl na jednu molekulu glukózy.
Konečná rovnica aeróbnej glukózovej GDF dráhy
Dôležitým krokom v aeróbnom rozklade glukózy je Krebsov cyklus, v ktorom je acetylkoenzým A oxidovaný na CO2 a H2O s uvoľnením veľkého množstva energie, kvôli ktorej sa syntetizuje veľa ATP
194.48.155.245 © studopedia.ru nie je autorom materiálov, ktoré sú zverejnené. Ale poskytuje možnosť bezplatného použitia. Existuje porušenie autorských práv? Napíšte nám Kontaktujte nás.
Zakázať adBlock!
a obnoviť stránku (F5)
veľmi potrebné
Glukóza ako najdôležitejší metabolit metabolizmu sacharidov. Všeobecná schéma zdrojov a spôsobov spotreby glukózy v tele.
Najbežnejším živočíšnym sacharidom je glukóza. Je vo forme glukózy, že väčšina sacharidov z potravy vstupuje do krvi. Sacharidy v pečeni sa konvertujú na glukózu, keď sa všetky ostatné sacharidy môžu tvoriť z glukózy. Glukóza sa používa ako hlavný typ paliva v tkanivách cicavcov. Preto hrá úlohu spojiva medzi energetickými a plastickými funkciami sacharidov. Zdrojom sacharidov v tele sú sacharidy potravín - hlavne škrob a glykogén, ako aj sacharóza a laktóza. Okrem toho, glukóza môže byť tvorená v tele z aminokyselín, rovnako ako z glycerolu, ktorý je súčasťou tuku.
Hlavnými zdrojmi glukózy sú: - potraviny
- rozpad polysacharidu podporujúceho glykogén
- syntéza glukózy z prekurzorov iných ako sacharidov (najmä z glykogénnych aminokyselín) - glukoneogenéza.
Hlavné spôsoby spotreby glukózy:
1) tvorba energie v aeróbnej a anaeróbnej oxidácii glukózy
2) konverziu na iné monosacharidy
3) premena na glykogén a heteropolysacharidy
4) premena na tuk, niektoré aminokyseliny atď.
49. Aeróbny rozklad je hlavnou cestou katabolizmu glukózy u ľudí a iných aeróbnych organizmov. Sekvencia reakcií na tvorbu pyruvátu (aeróbna glykolýza).
Distribúcia a fyziologický význam aeróbneho rozkladu glukózy. Použitie glukózy na syntézu tukov v pečeni av tukovom tkanive.
Kde začať? Existujú dva spôsoby aeróbneho rozkladu glukózy. Dichotomická a pentofosfátová cesta.
Prečo je to potrebné? Dichotomická dráha poskytuje bunke 38 molekulu ATP ako výsledok troch stupňov. Prvá, glykolýza, sa odohráva v cytosóle, zvyšok v mitochondriách.
Druhá je zaujímavejšia, čo dáva:
Vznikol NADP + N, ktorý prebieha na syntéze mastných kyselín a steroidov, ako aj 3-fosfoglyceraldehydu, na syntéze lipidov. Radujeme sa!
Anaeróbny rozklad glukózy (anaeróbna glykolýza). Glykolytická oxidácia, pyruvát ako akceptor vodíka. Fosforylácia substrátu. Distribúcia a fyziologický význam tejto dráhy rozkladu glukózy.
V určitých situáciách poskytovanie kyslíka tkanivám nemusí zodpovedať ich potrebám. Napríklad v počiatočných štádiách intenzívnej svalovej práce v strese srdcové kontrakcie nemusia dosiahnuť požadovanú frekvenciu a svalové potreby kyslíka na aeróbne odbúravanie glukózy sú vysoké. V takýchto prípadoch sa začína proces, ktorý prebieha bez kyslíka a končí tvorbou laktátu z kyseliny pyrohroznovej. Tento proces sa nazýva anaeróbna dezintegrácia alebo anaeróbna glykolýza. Anaeróbny rozklad glukózy nie je energeticky účinný, ale tento proces môže byť jediným zdrojom energie pre svalovú bunku.
Anaeróbna glykolýza označuje proces štiepenia glukózy za vzniku laktátu ako konečného produktu. Tento proces prebieha bez použitia kyslíka, a preto nezávisí od práce respiračného reťazca mitochondrií. ATP je tvorený substrátovými fosforylačnými reakciami. Rovnica celkového procesu:
Pri anaeróbnej glykolýze prebieha v cytosóle všetkých 10 reakcií identických s aeróbnou glykolýzou. Pre anaeróbnu glykolýzu je špecifická len 11. reakcia, pri ktorej je pyruvát obnovený cytosolickým NADH. Redukcia pyruvátu na laktát je katalyzovaná laktátdehydrogenázou (reakcia je reverzibilná a enzým je pomenovaný po reverznej reakcii). Táto reakcia zaisťuje regeneráciu NAD + z NADH bez účasti mitochondriálneho respiračného reťazca v situáciách, pri ktorých dochádza k nedostatočnému prívodu kyslíka do buniek. Úloha akceptora vodíka z NADH (ako je kyslík v dýchacom reťazci) sa vykonáva pyruvátom. Význam redukčnej reakcie pyruvátu teda nie je v tvorbe laktátu, ale v skutočnosti, že táto cytozolická reakcia umožňuje regeneráciu NAD +. Okrem toho, laktát nie je konečným produktom metabolizmu, ktorý je odstránený z tela. Táto látka sa vylučuje v krvi a využíva sa v glukóze v pečeni, alebo keď je k dispozícii kyslík, mení sa na pyruvát, ktorý vstupuje do všeobecnej cesty katabolizmu, oxiduje na CO.2 a H2O.
Fosforylácia substrátu, pretože je súčasťou metabolickej dráhy („substrátový reťazec“). Ich zvláštnosť je katalyzovaná rozpustnými enzýmami. Táto metóda je spojená s prenosom vysokoenergetického fosfátu alebo energie vysokoenergetickej väzby látky (substrátu) na ADP. Medzi takéto látky patria metabolity glykolýzy (kyselina 1,3-difosfoglycerová, fosfoenolpyruvát), cyklus trikarboxylovej kyseliny (sukcinyl-SKOA) a fosfát kreatínu. Energia hydrolýzy ich vysokoenergetických väzieb je vyššia ako 7,3 kcal / mol v ATP a úloha týchto látok je znížená na použitie tejto energie na fosforyláciu ADP molekúl na ATP. Rozdiely: rôzne zdroje energie, pre oxidačné je potrebný pohyb elektrónov v dýchacom reťazci, pre substrát je potrebná energia makroergickej väzby.
Spôsoby použitia glukózy v bunkách 11
1.5 Spôsoby použitia glukózy v bunkách
Glukóza sa zúčastňuje niekoľkých metabolických ciest ako substrát:
Je schopný oxidovať počas glykolýzy a následných metabolických dráh, čím poskytuje bunke energiu.
2. Glukóza slúži ako substrát v ceste fosforečnanu pentózy.
3. V pečeni a svaloch sa glukóza ukladá ako glykogén. Tento proces sa nazýva glykogenogenéza.
1.6 Glykolýza
Všeobecné charakteristiky a podklady
Väčšina glukózy vstupuje do tela s jedlom (malá časť je syntetizovaná v pečeni a obličkách) ako výsledok rozpadu polysacharidov v čreve a následnej absorpcie monosacharidov. Ďalej sa glukóza z krvného obehu prenesie do cytozolu buniek pomocou špeciálneho proteínového nosiča, proteínu GLUT. V cytozole buniek sú glykolytické enzýmy.
Glykolýza (tiež známa ako Embden - Meyerhoff - Parnasova cesta) je metabolická cesta pre oxidáciu glukózy, počas ktorej dve molekuly kyseliny pyrohroznovej (pyruvát; v aeróbnom móde, tj v prítomnosti kyslíka) alebo kyseliny mliečnej ( laktát, v anaeróbnom režime alebo bez kyslíka). Voľná energia uvoľnená počas tejto cesty sa používa na vytvorenie makroergických väzieb v ATP. Glykolýza v aeróbnom režime má 10 enzymatických reakcií. V anaeróbnom móde nastáva ďalšia 11. reakcia.
Glykolýza môže byť rozdelená do dvoch fáz:
1. Fáza 1 (prípravná fáza): počas tejto fázy sa glukóza dvakrát fosforyluje a rozkladá na dve molekuly glyceraldehyd-3-fosfátu. V tomto štádiu sa spotrebujú 2 molekuly ATP.
2. Fáza 2 (fáza tvorby ATP): dve molekuly glyceraldehyd-3-fosfátu sa konvertujú na pyruvát na 4 ATP a 2 NADH, ktoré v prítomnosti elektrónov prenášajúcich elektróny do respiračného reťazca tvoria ďalších 6 ATP molekúl. V neprítomnosti kyslíka sa NADH podieľa na redukcii pyruvátu na laktát, zatiaľ čo oxiduje na NAD +.
Glukóza ako najdôležitejší metabolit metabolizmu sacharidov. Všeobecná schéma zdrojov a spôsobov spotreby glukózy v tele.
Najbežnejším živočíšnym sacharidom je glukóza. Je vo forme glukózy, že väčšina sacharidov z potravy vstupuje do krvi. Sacharidy v pečeni sa konvertujú na glukózu, keď sa všetky ostatné sacharidy môžu tvoriť z glukózy. Glukóza sa používa ako hlavný typ paliva v tkanivách cicavcov. Preto hrá úlohu spojiva medzi energetickými a plastickými funkciami sacharidov. Zdrojom sacharidov v tele sú sacharidy potravín - hlavne škrob a glykogén, ako aj sacharóza a laktóza. Okrem toho, glukóza môže byť tvorená v tele z aminokyselín, rovnako ako z glycerolu, ktorý je súčasťou tuku.
Hlavnými zdrojmi glukózy sú: - potraviny
- rozpad polysacharidu podporujúceho glykogén
- syntéza glukózy z prekurzorov iných ako sacharidov (najmä z glykogénnych aminokyselín) - glukoneogenéza.
Hlavné spôsoby spotreby glukózy:
1) tvorba energie v aeróbnej a anaeróbnej oxidácii glukózy
2) konverziu na iné monosacharidy
3) premena na glykogén a heteropolysacharidy
4) premena na tuk, niektoré aminokyseliny atď.
49. Aeróbny rozklad je hlavnou cestou katabolizmu glukózy u ľudí a iných aeróbnych organizmov. Sekvencia reakcií na tvorbu pyruvátu (aeróbna glykolýza).
Schéma použitia glukózy v tele
Úloha metabolizmu sacharidov. Zdroje glukózy a spôsoby jej použitia v tele.
49. Zjednodušená schéma hydrolýzy škrobu a glykogénu v tele zvierat.
50. Glykolýza a jej hlavné štádiá. Hodnota glykolýzy.
Esencia, celkové reakcie a účinnosť glykolýzy.
Úloha metabolizmu sacharidov. Zdroje glukózy a spôsoby jej použitia v tele.
Hlavnú úlohu sacharidov určuje ich energetická funkcia.
Glukóza (zo starovekej gréckej γλυκύς sladkej) (C6H12O6alebo hroznový cukor je biela alebo bezfarebná látka bez zápachu, ktorá má sladkú chuť, rozpustná vo vode. Trstinový cukor je o 25% sladší ako glukóza. Glukóza je pre človeka najdôležitejším sacharidom. U ľudí a zvierat je glukóza hlavným a najuniverzálnejším zdrojom energie na zabezpečenie metabolických procesov. Glukóza sa ukladá u zvierat vo forme glykogénu, v rastlinách - vo forme škrobu.
Zdroje glukózy
Za normálnych podmienok sú sacharidy hlavnými zdrojmi sacharidov pre ľudí. Denná potreba sacharidov je asi 400 g. V procese asimilácie potravín sú všetky exogénne uhľovodíkové polyméry rozdelené na monoméry, len monosacharidy a ich deriváty sú uvoľňované do vnútorného prostredia tela.
Krvná glukóza je priamym zdrojom energie v tele. Rýchlosť jeho rozkladu a oxidácie, ako aj schopnosť rýchlo sa extrahovať z depa, zabezpečujú núdzovú mobilizáciu energetických zdrojov s rýchlo rastúcimi nákladmi na energiu v prípade emocionálneho vzrušenia, s intenzívnym zaťažením svalov atď.
Hladina glukózy v krvi je 3,3-5,5 mmol / l (60-100 mg%) a je najdôležitejšou homeostatickou konštantou organizmu. Zvlášť citlivá na znižovanie hladiny glukózy v krvi (hypoglykémia) je centrálny nervový systém. Menšia hypoglykémia sa prejavuje všeobecnou slabosťou a únavou. S poklesom glukózy v krvi na 2,2–1,7 mmol / l (40–30 mg%) sa vyvinuli kŕče, delírium, strata vedomia a vegetatívne reakcie: zvýšené potenie, zmeny v lúmene kožných ciev, atď. názov "hypoglykemická kóma". Zavedenie glukózy do krvi tieto poruchy rýchlo eliminuje.
Energetická úloha glukózy.
1. V bunkách sa ako zdroj energie používa glukóza. Hlavná časť glukózy sa po absolvovaní série transformácií vynakladá na syntézu ATP v procese oxidačnej fosforylácie. Viac ako 90% sacharidov sa spotrebuje na výrobu energie počas glykolýzy.
2. Ďalší spôsob energetického využitia glukózy - bez tvorby ATP. Táto cesta sa nazýva pentóza fosfát. V pečeni tvorí asi 30% konverzie glukózy, v tukových bunkách je to o niečo viac. Táto energia sa spotrebuje na tvorbu NADP, ktorý slúži ako donor vodíka a elektrónov potrebných na syntetické procesy - tvorbu nukleových a žlčových kyselín, steroidných hormónov.
3. Konverzia glukózy na glykogén alebo tuk sa vyskytuje v bunkách pečene a tukového tkaniva. Keď sú zásoby uhľohydrátov nízke, napríklad pod tlakom, vyvíja sa gluneogenéza - syntéza glukózy z aminokyselín a glycerolu.
Schéma použitia glukózy v tele
Metabolizmus sacharidov v ľudskom tele pozostáva z nasledujúcich procesov:
1. Trávenie v tráviacom trakte poly- a disacharidov dodávaných s jedlom do monosacharidov, ďalšia absorpcia monosacharidov z čreva do krvi.
2. Syntéza a rozklad glykogénu v tkanivách (glykogenéza a glykogenolýza), najmä v pečeni.
Glykogén je hlavnou formou ukladania glukózy v živočíšnych bunkách. V rastlinách sa rovnaká funkcia vykonáva škrobom. Štruktúrne glykogén, podobne ako škrob, je rozvetvený polymér glukózy. Avšak glykogén je viac rozvetvený a kompaktný. Rozvetvenie poskytuje rýchle uvoľnenie, keď glykogén rozkladá veľký počet terminálnych monomérov.
-je hlavnou formou ukladania glukózy v živočíšnych bunkách
-tvorí rezervu energie, ktorá sa môže rýchlo mobilizovať, ak je to potrebné na kompenzáciu náhleho nedostatku glukózy
Obsah glykogénu v tkanivách:
-Je uložený vo forme granúl v cytoplazme v mnohých typoch buniek (hlavne pečeň a svaly).
-Len glykogén uložený v pečeňových bunkách môže byť spracovaný na glukózu, aby vyživoval celé telo. Celková hmotnosť glykogénu v pečeni môže dosiahnuť 100-120 gramov u dospelých
-Pečeňový glykogén sa nikdy úplne nerozdeľuje.
-Vo svaloch sa glykogén spracováva na glukózo-6-fosfát, výlučne na miestnu spotrebu. Vo svaloch glykogénu sa akumuluje najviac 1% celkovej svalovej hmoty.
-Malé množstvo glykogénu sa nachádza v obličkách a ešte menej v gliálnych mozgových bunkách a leukocytoch.
Syntéza a rozklad glykogénu sa neotáčajú do seba, tieto procesy sa vyskytujú rôznymi spôsobmi.
Molekula glykogénu obsahuje až 1 milión glukózových zvyškov, preto sa pri syntéze spotrebuje značné množstvo energie. Potreba premeny glukózy na glykogén je spôsobená skutočnosťou, že akumulácia významného množstva glukózy v bunke by viedla k zvýšeniu osmotického tlaku, pretože glukóza je vysoko rozpustná látka. Naopak, glykogén je obsiahnutý v bunke vo forme granúl a je mierne rozpustný.
Glykogén sa syntetizuje počas obdobia trávenia (1-2 hodiny po požití sacharidových potravín). Glykogenéza sa vyskytuje obzvlášť intenzívne v pečeni a kostrových svaloch.
Na zahrnutie 1 glukózového zvyšku do glykogénového reťazca sa použije 1 ATP a 1 UTP.
Hlavný aktivátor - hormón inzulín
Aktivuje sa v intervaloch medzi jedlami a počas fyzickej práce, keď sa hladina glukózy v krvi znižuje (relatívna hypoglykémia).
Hlavné aktivátory rozpadu:
v pečeni - hormón glukagón
vo svaloch - hormón adrenalín
Zjednodušená schéma hydrolýzy škrobu a glykogénu v tele zvierat.
3. Cesta fosforečnanu pentózy (pentózový cyklus) je anaeróbna cesta priamej oxidácie glukózy.
Pozdĺž tejto cesty nie je viac ako 25-30% glukózy vstupujúcej do buniek
Výsledná rovnica pentózovej fosfátovej cesty:
6 molekuly glukózy + 12 NADP → 5 molekúl glukózy + 6 СО2 + 12 NADPH2
Biologická úloha cesty fosforečnanu pentózy u dospelých je vykonávať dve dôležité funkcie:
· Je dodávateľom pentóz, ktoré sú potrebné na syntézu nukleových kyselín, koenzýmov, makroergov na plastické účely.
· Slúži ako zdroj NADPH2, ktorý sa používa na:
1. restoratívne syntézy steroidných hormónov, mastných kyselín
2. aktívne sa podieľa na neutralizácii toxických látok v pečeni
4. Glykolýza - rozpad glukózy. Spočiatku tento termín znamenal iba anaeróbnu fermentáciu, ktorá kulminuje tvorbou kyseliny mliečnej (laktátu) alebo etanolu a oxidu uhličitého. V súčasnosti sa pojem "glykolýza" používa vo väčšej miere na opis rozkladu glukózy, prechádzajúcej tvorbou glukózo-6-fosfátu, fruktózo-difosfátu a pyruvátu ako v neprítomnosti, tak v prítomnosti kyslíka. V druhom prípade sa používa termín "aeróbna glykolýza", na rozdiel od "anaeróbnej glykolýzy", ktorá vedie k tvorbe kyseliny mliečnej alebo laktátu.
glykolýza
Malá, nenabitá molekula glukózy je schopná difundovať cez bunku difúziou. Aby glukóza zostala v bunke, musí byť premenená na nabitú formu (zvyčajne glukóza-6-fosfát). Táto reakcia sa nazýva blokovanie alebo blokovanie.
Ďalšie spôsoby použitia glukóza-6-fosfátu v bunkách:
-Glykolýza a úplná aeróbna oxidácia glukózy
-Pentózový fosfátový cyklus (čiastočná oxidácia glukózy na pentózy)
-Syntéza glykogénu atď.
Glykolýza sa vyskytuje v cytoplazme buniek. Konečným produktom tohto kroku je kyselina pyrohroznová.
ANAEROBICKÝ GLYKOLÝZA - proces štiepenia glukózy s tvorbou konečného produktu laktátu cez pyruvát. Teká bez použitia kyslíka, a preto nezávisí od práce mitochondriálneho dýchacieho reťazca.
Prúdenie vo svaloch pri intenzívnom zaťažení, v prvých minútach svalovej práce, v erytrocytoch (v ktorých chýbajú mitochondrie), ako aj v rôznych orgánoch za podmienok obmedzeného prísunu kyslíka vrátane nádorových buniek. Tento proces slúži ako indikátor zvýšeného podielu bunkového delenia s nedostatočným zabezpečením ich systému krvných ciev.
1. Prípravná fáza (náklady na dve molekuly ATP)
enzýmy: glukokinasa; fosfofruktoizomeráza;
2. Štádium tvorby triózy (rozdelenie glukózy na 2 tri uhlíkové fragmenty)
Fruktóza-1,6-difosfát → 2-glyceroaldehyd-3-fosfát
3. Oxidačný stupeň glykolýzy (dáva 4 mol ATP na 1 mol glukózy) t
2 glyceroaldehyd-3-fosfát + 2 NAD + → 2 PVK +2 ATP
2 PVK + 2 NADH * H + → 2 laktát + 2 NAD +
2NAD dáva 6 ATP
Táto metóda syntézy ATP, ktorá sa vykonáva bez účasti tkanivového dýchania, a teda bez konzumácie kyslíka, poskytovaná rezervnou energiou substrátu, sa nazýva anaeróbna alebo substrátová fosforylácia.
Toto je najrýchlejší spôsob, ako získať ATP. Je potrebné poznamenať, že v počiatočných štádiách sa na aktiváciu glukózy a fruktóza-6-fosfátu spotrebujú dve molekuly ATP. Výsledkom je, že konverzia glukózy na pyruvát je sprevádzaná syntézou ôsmich ATP molekúl.
Všeobecná rovnica pre glykolýzu je:
Glukóza + O2 + 8ADF + 8H3PO4 → 2 Pyruvát + 2H2O + 8 ATP,
alebo
1. Glykolýza je mitochondriálne nezávislá cesta na produkciu ATP v cytoplazme (2 mol ATP na 1 mol glukózy). Základný fyziologický význam - využitie energie, ktorá sa uvoľňuje pri tomto procese syntézy ATP. Metabolity glykolýzy sa používajú na syntézu nových zlúčenín (nukleozidov; aminokyselín: serínu, glycínu, cysteínu).
2. Ak glykolýza prechádza na laktát, potom NAD + „regenerácia“ nastáva bez účasti tkanivového dýchania.
3. V bunkách, ktoré neobsahujú mitochondrie (erytrocyty, spermie), glykolýza je jediný spôsob, ako syntetizovať ATP
4. Keď sú mitochondrie otrávené oxidom uhoľnatým a inými dýchacími jedmi, glykolýza umožňuje prežitie
1. Rýchlosť glykolýzy klesá, ak glukóza nevstúpi do bunky (regulácia množstvom substrátu), čoskoro však začne rozklad glykogénu a rýchlosť glykolýzy sa obnoví.
2. AMP (nízkoenergetický signál)
3. Regulácia glykolýzy hormónmi. Stimulovaná glykolýza: Inzulín, adrenalín (stimuluje rozpad glykogénu; vo svaloch vzniká glukóza-6 fosfát a substrát sa aktivuje glykolýza). Inhibuje glykolýzu: Glukagón (potláča gén pyruvátkinázy; prekladá pyruvátkinázu do inaktívnej formy)
Význam anaeróbnej glykolýzy je stručný
- V podmienkach intenzívnej svalovej práce, počas hypoxie (napríklad intenzívny beh na 200 m po dobu 30 s) sa dočasne odbúrava sacharidov za anaeróbnych podmienok
- Molekuly NADH nemôžu darovať svoj vodík, pretože dýchací reťazec v mitochondriách „nefunguje“
- Potom v cytoplazme je dobrým akceptorom vodíka pyruvát, konečný produkt prvého stupňa.
- V pokoji, po intenzívnej svalovej práci, vstupuje do bunky kyslík.
- To vedie k "spusteniu" dýchacieho reťazca.
- V dôsledku toho sa anaeróbna glykolýza automaticky inhibuje a prepne na aeróbny, energeticky úspornejší
- Inhibícia anaeróbnej glykolýzy kyslíkom vstupujúcim do bunky sa nazýva PASTER EFFECT.
EFEKT PASTER. Pozostáva z útlmu dýchania (O2a) anaeróbnu glykolýzu, t.j. dochádza k prechodu z aeróbnej glykolýzy na anaeróbnu oxidáciu. Ak sú tkaniny dodávané s O2, potom 2NADN2, oxidácia vytvorená v priebehu centrálnej reakcie je oxidovaná v respiračnom reťazci, preto sa z PVC nevracia na laktát, ale na acetyl-CoA, ktorý je zapojený do cyklu TCA.
Prvá fáza rozkladu sacharidov - anaeróbna glykolýza - je takmer reverzibilná. Z pyruvátu, ako aj z laktátu vznikajúceho pri anaeróbnych podmienkach (kyselina mliečna) sa môže syntetizovať glukóza a z nej sa môže tvoriť glykogén.
Podobnosť anaeróbnej a aeróbnej glykolýzy spočíva v tom, že tieto procesy prebiehajú rovnakým spôsobom s účasťou rovnakých enzýmov pred tvorbou PVC.
KOMPLETNÁ OXIDÁCIA AEROBICKEJ GLUCÓZY (PAOG):
V dôsledku aktivity mitochondrií je možné úplne oxidovať glukózu na oxid uhličitý a vodu.
V tomto prípade je glykolýza prvým krokom v oxidačnom metabolizme glukózy.
Pred včlenením mitochondrií do PAOG by sa glykolytický laktát mal previesť na PVC.
1. Glykolýza s následnou premenou 2 mol laktátu na 2 mol PVA a transport protónov do mitochondrií t
2. Oxidačná dekarboxylácia 2 mólov pyruvátu v mitochondriách s tvorbou 2 mólov acetylCoA
3. Spaľovanie acetylového zvyšku v Krebsovom cykle (2 cykly Krebsovho cyklu)
4. Respirácia tkaniva a oxidačná fosforylácia: NADH * H + a FADH2, generované v Krebsovom cykle, sú použité oxidačná dekarboxylácia pyruvátu a transferovaná cez malátový kyvadlový transport z cytoplazmy.
Fázy katabolizmu na príklade PAOG:
-Glykolýza, transport protónov do mitochondrií (štádium I),
- oxidačná dekarboxylácia pyruvátu (stupeň II)
-Krebsov cyklus - etapa III
-Respirácia tkaniva a konjugovaná oxidačná fosforylácia - Štádium IV (mitochondriálna syntéza ATP)
II. Počas druhej fázy sa oxid uhličitý a dva atómy vodíka odštiepia z kyseliny pyrohroznovej. Rozdelené atómy vodíka v respiračnom reťazci sa prenášajú na kyslík súčasnou syntézou ATP. Kyselina octová sa tvorí z pyruvátu. Pripojí sa k špeciálnej látke, koenzýmu A.
Táto látka je nosičom kyslých zvyškov. Výsledkom tohto procesu je tvorba látky acetylkoenzým A. Táto látka má vysokú chemickú aktivitu.
Konečná rovnica druhej etapy:
СЗН4ОЗ + 1 / 2О2 + HSKoA + 3 ADP + 3 НзРО4 - СНз- С
SKoA + CO2 + H2O + 3ATF
Pyruvát koenzým A acetyl CoA
Acetylkoenzým A podlieha ďalšej oxidácii v cykle trikarboxylovej kyseliny (Krebsov cyklus) a konvertuje sa na C02 a H20.
III. Toto je tretia etapa. Vzhľadom na uvoľnenú energiu v tomto štádiu sa tiež vykonáva syntéza ATP.
Cyklus trikarboxylovej kyseliny (TCA) je posledným stupňom katabolizmu nielen sacharidov, ale všetkých ostatných tried organických zlúčenín. Je to spôsobené tým, že rozklad uhľovodíkov, tukov a aminokyselín produkuje bežný medziprodukt, kyselinu octovú, spojenú s jej nosičom, koenzýmom A, vo forme acetylkoenzýmu A.
Krebsov cyklus sa vyskytuje v mitochondriách s povinnou spotrebou kyslíka a vyžaduje fungovanie respirácie tkaniva.
Prvá reakcia cyklu je interakcia acetylkoenzýmu A s kyselinou šťaveľovou-octovou (SCHUK) s tvorbou kyseliny citrónovej.
Kyselina citrónová obsahuje tri karboxylové skupiny, to znamená trikarboxylovú kyselinu, ktorá spôsobila názov tohto cyklu.
Tieto reakcie sa preto nazývajú cyklus kyseliny citrónovej. Vytvorenie série intermediárnych trikarboxylových kyselín, kyselina citrónová sa opäť transformuje na kyselinu oxalovú a kyselinu sa opakuje. Výsledkom týchto reakcií je tvorba štiepeného vodíka, ktorý po prechode cez dýchací reťazec vytvára vodu s kyslíkom. Prenos každého páru vodíkových atómov na kyslík je sprevádzaný syntézou troch ATP molekúl. Celkovo oxidácia jednej molekuly acetylkoenzýmu A syntetizuje 12 ATP molekúl.
Konečná Krebsova rovnica (tretia etapa):
SKoA + 2О2 + Н2О + 12АДФ + 12 Н3РО → НSKoA + 2 СО2 + Н2О + 12АТФ
Schematicky môže byť Krebsov cyklus reprezentovaný nasledovne:
Výsledkom všetkých týchto reakcií je 36 molekúl ATP. Celkovo glykolýza produkuje 38 molekúl ATP na molekulu glukózy.
Glukóza + 6 O2 + 38 ADF + 38 H3P04 → 6CO2 + 6 H20 + 38 ATP
Biologická úloha TCA
Krebsov cyklus vykonáva integračnú, amfibolickú (tj katabolickú a anabolickú), energetickú a vodíkovú úlohu.
1. Integračná úloha spočíva v tom, že TCA je konečný spoločný spôsob oxidácie molekúl paliva - sacharidov, mastných kyselín a aminokyselín.
2. Acetyl CoA sa oxiduje v cykle TCA - to je katabolická úloha.
3. Anabolická úloha cyklu spočíva v tom, že dodáva medziprodukty pre biosyntetické procesy. Napríklad oxaloacetát sa používa na syntézu aspartátu, a-ketoglutarátu na tvorbu glutamátu a sukcinyl-CoA na syntézu hemu.
4. Jedna molekula ATP sa tvorí v CTC na úrovni fosforylácie substrátu - toto je energetická úloha.
5. Donor vodíka spočíva v tom, že CTC poskytuje so zníženými koenzýmami NADH (H +) a FADH2 dýchací reťazec, v ktorom dochádza k oxidácii vodíka týchto koenzýmov na vodu, spolu so syntézou ATP. Počas oxidácie jednej molekuly acetyl-CoA v cykle TCA sa tvoria 3 NADH (H +) a 1 FADH2.
Fáza IV. Respirácia tkaniva a konjugovaná oxidačná fosforylácia (mitochondriálna syntéza ATP)
To je prenos elektrónov zo znížených nukleotidov na kyslík (cez dýchací reťazec). Je sprevádzaný tvorbou konečného produktu - molekuly vody. Tento transport elektrónov je spojený so syntézou ATP v procese oxidačnej fosforylácie.
Oxidácia organických látok v bunkách, sprevádzaná spotrebou kyslíka a syntézou vody, sa nazýva respirácia tkaniva a reťazec prenosu elektrónov (CPE) sa nazýva dýchací reťazec.
Vlastnosti biologickej oxidácie:
1. prietok pri telesnej teplote;
2. V prítomnosti H20;
3. Postupne prúdi cez početné stupne za účasti enzýmových nosičov, ktoré znižujú aktivačnú energiu, dochádza k poklesu voľnej energie, čo vedie k tomu, že sa energia uvoľňuje po častiach. Preto oxidácia nie je sprevádzaná zvýšením teploty a nevedie k explózii.
Elektrony vstupujúce do CPE, ako sa pohybujú z jedného nosiča do druhého, strácajú voľnú energiu. Veľká časť tejto energie je uložená v ATP a niektoré sú rozptýlené ako teplo.
Prenos elektrónov z oxidovaných substrátov na kyslík prebieha v niekoľkých stupňoch. Zahŕňa veľký počet medziľahlých nosičov, z ktorých každý je schopný pripojiť elektróny z predchádzajúceho nosiča a preniesť sa na ďalší. Vzniká tak reťaz redox reakcií, čo má za následok redukciu O2 a syntézu H20.
Transport elektrónov v respiračnom reťazci je konjugovaný (spojený) s tvorbou protónového gradientu potrebného na syntézu ATP. Tento proces sa nazýva oxidačná fosforylácia. Inými slovami, oxidačná fosforylácia je proces, pri ktorom sa energia biologickej oxidácie premieňa na chemickú energiu ATP.
Funkcia respiračného reťazca - využitie redukovaných respiračných vektorov vytvorených v reakciách metabolickej oxidácie substrátov (najmä v cykle trikarboxylových kyselín). Každá oxidačná reakcia v súlade s množstvom uvoľnenej energie je „obsluhovaná“ zodpovedajúcim respiračným nosičom: NADF, NAD alebo FAD. V respiračnom reťazci sú protóny a elektróny diskriminované: zatiaľ čo protóny sú transportované cez membránu, vytvárajúc ApH, elektróny sa pohybujú pozdĺž nosného reťazca z ubichinónu na cytochróm oxidázu, čím sa vytvára rozdiel elektrických potenciálov potrebný na tvorbu ATP protónovou ATP syntázou. Teda, tkanivové dýchanie „nabíja“ mitochondriálnu membránu a oxidačná fosforylácia ju „vypúšťa“.
RESPIRAČNÁ KONTROLA
Prenos elektrónov prostredníctvom syntézy CPE a ATP je úzko spojený, t.j. môže nastať len simultánne a synchrónne.
So zvýšením spotreby ATP v bunke sa zvyšuje množstvo ADP a jeho prítok do mitochondrií. Zvýšenie koncentrácie ADP (substrát ATP syntázy) zvyšuje rýchlosť syntézy ATP. Rýchlosť syntézy ATP teda presne zodpovedá potrebám energie bunky. Zrýchlenie respirácie tkaniva a oxidačná fosforylácia so zvyšujúcimi sa koncentráciami ADP sa nazýva kontrola dýchania.
V reakciách CPE nie je časť energie premenená na energiu makroergických väzieb ATP, ale je rozptýlená ako teplo.
Rozdiel v elektrických potenciáloch na mitochondriálnej membráne vytvorenej respiračným reťazcom, ktorý pôsobí ako molekulárny vodič elektrónov, je hnacou silou tvorby ATP a ďalších typov užitočnej biologickej energie. Tento koncept premeny energie v živých bunkách navrhol P. Mitchell v roku 1960 na vysvetlenie molekulárneho mechanizmu konjugácie transportu elektrónov a tvorby ATP v respiračnom reťazci a rýchlo získal medzinárodné uznanie. Za rozvoj výskumu v oblasti bioenergie získal P. Mitchell v roku 1978 Nobelovu cenu. V roku 1997 získali P. Boyer a J. Walker Nobelovu cenu za objasnenie molekulárnych mechanizmov pôsobenia hlavného enzýmu bioenergie, protónovej ATP syntázy.
Výpočet výkonu PAOG v etapách:
Glykolýza - 2 ATP (fosforylácia substrátu)
Prenos protónov na mitochondrie - 2 NADH * H + = 6 ATP
Oxidačná dekarboxylácia 2 mol PVA - 2 NADH * H + = 6 ATP
Krebsov cyklus (vrátane TD a OF) - 12 * 2 = 24 mol ATP počas spaľovania 2 acetylových zvyškov
CELKOM: 38 mol ATP s úplným spaľovaním 1 mol glukózy
1) poskytuje spojenie medzi respiračnými substrátmi a Krebsovým cyklom;
2) zásobovanie dvoch ATP molekúl a dvoch molekúl NADH počas potreby oxidácie každej molekuly glukózy (za podmienok anoxie sa zdá, že glykolýza je hlavným zdrojom ATP v bunke);
3) produkuje medziprodukty pre syntetické procesy v bunke (napríklad fosfoenolpyruvát, potrebné na tvorbu fenolových zlúčenín a lignínu);
4) v chloroplastoch poskytuje priamy spôsob syntézy ATP, nezávisle od dodávky NADPH; Okrem toho, prostredníctvom glykolýzy v chloroplastoch, je uskladnený škrob metabolizovaný na triosu, ktorá je potom exportovaná z chloroplastu.
Účinnosť glykolýzy je 40%.
5. Interkonverzia hexóz
6. Glukoneogenéza - tvorba sacharidov z nekarbohydrátových produktov (pyruvát, laktát, glycerol, aminokyseliny, lipidy, proteíny atď.).