Gluck profi (a görög Glykys - édes), szőlőcukor, dextróz; szénhidrát, a természetben leggyakoribb; "hexózokra", azaz 6 szénatomot tartalmazó monoszacharidokra vonatkozik. Színtelen kristályok, tpl 146,5 ° C. Jól oldódik vízben. A glükózoldat molekulákat tartalmaz a-formában és b-formában; egyensúlyi állapotot érünk el, ha ezeknek a formáknak az aránya 37% és 63%. A glükóz optikailag aktív, a polarizált gerendát jobbra forgatja. a -Glükóz az összes élő szervezet szükséges összetevője, a vírusoktól a magasabb növényekig és a gerincesekig (beleértve az embereket is); Különböző vegyületek összetevője, szacharózból, cellulózból és keményítőből bizonyos glikoproteinekbe és vírusos ribonukleinsavba. Számos baktérium esetében a glükóz az egyetlen energiaforrás. A glükóz részt vesz számos metabolikus reakcióban.
A humán vércukor-tartalom körülbelül 100 mg%, ezt a neurohumorális útvonal szabályozza (lásd: Szénhidrát anyagcsere). A glükóz tartalmának csökkenése (lásd a hipoglikémiát) 40 mg% -ra a központi idegrendszer drasztikus megszakadását okozza. A szervezetben a glükóz használatának fő módjai: anaerob transzformációk, ATP-szintézis kíséretében (lásd Adenozin-foszforsavak) és a tejsav képződésével zárva (lásd Glikolízis); glikogén szintézis; aerob oxidáció glükonsavvá a glükóz oxidáz enzim hatására (a folyamat bizonyos mikroorganizmusokhoz tartozik, amelyek az energiát használják, az oxigén felszívódásával áramlik a levegőben); transzformációk pentózokban és más egyszerű cukrokban (pentóz-foszfát ciklus). A glükóz teljes enzimes oxidációjával CO2 és H2O energia szabadul fel: C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 686 kcal / mol, amelyek nagy részét nagy energiájú ATP-típusú vegyületek képezik. A szervetlen komponensekből származó glükóz szintézise a fordított folyamat, amelyet a növények és a napfény (fotoszintézis) és a kémiai oxidatív reakciók (kemoszintézis) energiáját használó baktériumok végeznek.
Az iparban a glükózt keményítő hidrolízissel állítják elő. A cukrásziparban használják; orvoslásként - az orvostudományban.
Orvosi célokra glükózt használnak porokban és tablettákban, valamint izotóniás (4,5–5%) és hipertóniás (10–40%) glükózoldatokat. Izotóniás oldatokat alkalmazunk (szubkután és beöntésben), hogy a testet folyadékkal töltsük fel; ezek szintén könnyen emészthető tápanyagforrások. Hipertóniás oldatok (intravénásan) bevezetésével a vér ozmotikus nyomása emelkedik, javul az anyagcsere-folyamatok, fokozza a máj antitoxikus funkcióját, megnő a szívizom összehúzódási aktivitása, bővülnek az edények, és fokozódik a vizelet. A glükózoldatokat fertőző betegségekben, szívbetegségekben, különböző mérgezésekben stb. Használják, gyakran aszkorbinsavval kombinálva.
Az élelmiszer fő összetevői
A glükóz használatának három fő területe van a szervezetben:
glükóz oxidálódik energiává;
ha a glükóz mennyisége meghaladja az energiához szükséges mennyiséget, az izom- és májglikogénvé válik;
amikor a glikogén depó telített, a glükóz zsírokká alakul, amelyeket a zsírsejtekbe helyeznek. [11.-C.13]
A víz szükséges ahhoz, hogy az ember a különböző funkciók elvégzésére szolgáló tápközegként legyen: a tápanyagok emésztése, felszívódása és szállítása a gyomor-bélrendszeren és a keringési rendszeren keresztül; a metabolikus termékek oldódása és kiválasztása a vizelettel; a környezet biztosítása. A víz részvételével minden biokémiai reakciót elvégezünk; elektromos jelek továbbítása a cellák között; a testhőmérséklet szabályozása (a test vízzel elpárolog); a környezet kialakulása - kenőanyagok a test részeinek mozgatásához és dörzsöléséhez, mint például az ízületek; a szervezet vízoldható tápanyagokkal való ellátása. A felesleges víz normál mennyiségű elektrolit kiválasztódik a vizelettel és az izzadsággal. A testben lévő vízhiány nagyon gyorsan érezhető. Az első tünet a szomjúság érzése, a második a vizelet mennyiségének csökkenése vagy teljes leállítása.
Az élelmiszer legfontosabb biológiai szerepe a test energiájának biztosítása.
Élelmiszer-energiát töltenek:
állandó testhőmérséklet fenntartása;
a biológiai funkciók és a biokémiai folyamatok végrehajtása;
a mechanikai munka izmainak teljesítménye;
az élelmiszer emésztése és asszimilációja.
A legfontosabb alapvető tápanyagok a vitaminok - alacsony molekulatömegű szerves vegyületek, amelyek az enzimatikus katalízis mechanizmusainak megvalósításához szükségesek, az anyagcsere normális folyamata, a homeosztázis fenntartása, a test minden létfontosságú funkciójának biokémiai támogatása. A vitaminok szerepet játszanak az enzimek működésében. Egy vagy másik vitamin táplálékkal való elégtelen bevitele a szervezetben a hiányossághoz és a megfelelő vitaminhiányos betegség kialakulásához vezet, ami a biokémiai folyamatok megsértésén alapul. A vitamin- és nyomelemhiányokat „rejtett éhségnek” is nevezzük, mivel hosszú ideig nem jelentkezik klinikailag. Az egyes vitaminok hiánya súlyos anyagcsere-rendellenességekhez vezethet. A terhesség, a szoptató nők és a gyermekek a kritikus fejlődési időszakokban, valamint a társadalmilag hátrányos helyzetben lévő, ismétlődő betegségek által gyengült gyermekek a leginkább veszélyeztetett állapotban vannak.
Ha a szervezet hosszú ideig nem kapja meg a megfelelő mennyiségű vitamint, akkor bizonyos klinikai tünetekkel járó vitaminhiány jelentkezik, majd a vitaminhiány bármilyen kezdeti szinten megállhat. Ha azonban a vitaminok fogyasztásának túlnyomása a bevitelük folytatódik, természetesen előrehalad a vitaminhiány megnyilvánulása. Általában két fokú vitaminhiány van: avitaminosis és hypovitaminosis.
Az avitaminózist úgy értik, hogy egy vagy másik vitamin mély hiányát fejezi ki, amelynek hiányos állapotának kialakult klinikai képe van: a C-vitamin hiány - skorbut, D-vitamin - ricket, B1-vitamin - beriberi, PP-pellagra, B12-vitamin - káros anaemia.
A vitaminok feleslegét figyelték meg a szervezetbe történő bevitel növekedésével vagy az elimináció megsértésével (májbetegség, vese). A hipervitaminózist leggyakrabban a vitaminok, táplálék-kiegészítők, erősített élelmiszerek korlátlan (elme nélküli) fogyasztásával figyelték meg.
A szervezetben a glükóz használatának módjai
A glükóz a szénhidrátok fő metabolitja és szállító formája az emberekben és állatokban. A glükóz forrásai az élelmiszer-szénhidrátok, a szöveti glikogén és a máj glükoneogenezisének folyamata, valamint a vesekortikális anyag. A glükóz metabolizmusába történő beépítéséhez foszforilezni kell, hogy glükóz-6-foszfátot (G-6-F) képezzen, amelyet ezután különböző metabolikus útvonalakon keresztül lehet átalakítani. Az 1. ábrán 17.1. A glükóz metabolizmus fő útjait bemutatjuk.
glikolízis
A glikolízis a glükóz katabolizmusának fő módja a laktáttal való egymást követő enzimatikus átalakulásokkal (oxigénfogyasztás nélkül - anaerob glikolízis) vagy a piruvát oxidatív dekarboxilezésével CO-ra.2 és H2O (oxigén - aerob glikolízis jelenlétében).
Az aerob glikolízis folyamata több szakaszból áll:
1. Aerob glikolízis - a glükóz oxidációjának folyamata két piruvát molekulával;
2. A katabolizmus általános útja, beleértve a piruvát acetil-CoA-ra történő oxidatív dekarboxilezését és további oxidációját a trikarbonsav ciklusban;
3. A szöveti lélegeztetés láncát a glükóz bomlás folyamata során fellépő dehidrogénezési reakciókkal kombinálják.
Az ATP teljes hozama 1 mól glükóz oxidálására CO-ra2 és H2O 38 mol.
Ábra. 17.-1. A glükóz anyagcsere általános rendszere.
1 - aerob glikolízis; 2 - anaerob glikolízis; 3 - alkoholos erjesztés; 4 - pentóz-foszfát út; 5 - glikogén szintézis; 6 - glikogén lebontás; 7 - glükoneogenezis.
Az anaerob glikolízis az a folyamat, ahol a végtermékként a glükózt laktáttá osztjuk. Ez az eljárás oxigén használata nélkül megy végbe, ezért nem függ a mitokondriális hálózat munkájától. Az ATP-t a szubsztrát-foszforilációs reakciókon keresztül alakítjuk ki. Az ATP egyensúlya az anaerob glikolízis során 2 mól 1 mol glükózra vonatkoztatva.
Az aerob glikolízis számos szervben és szövetben fordul elő, és a fő, bár nem az egyetlen energiaforrás, amely a létfontosságú tevékenység számára.
Az energiafüggvény mellett a glikolízis anabolikus funkciókat is elláthat. A glikolízis-metabolitokat új vegyületek szintetizálására használják. Tehát a fruktóz-6-foszfát és a glicerinaldehid-3-foszfát részt vesz a ribóz-5-foszfát - a nukleotidok szerkezeti összetevőjének - kialakulásában. A 3-foszfoglicerátot aminosavak, például szerin, glicin, cisztein szintézisébe is be lehet vonni. A májban és zsírszövetben a piruvátból képződött acetil-CoA-t szubsztrátként alkalmazzák a zsírsavak és a koleszterin bioszintézisében.
Az intenzív izmos munka során az izomokban aktiválódik az anaerob glikolízis, az eritrocitákban (hiányoznak a mitokondriumok), valamint a korlátozott oxigénellátási körülmények között (vérerek spazmusa és trombózisa, ateroszklerotikus plakkok kialakulása).
Pentóz-foszfát út (PPP)
A PFP, más néven hexóz-monofoszfát shunt, alternatívaként szolgál a glükóz-6-foszfát oxidálásával. A PFP szerint a glükóz legfeljebb 33% -a metabolizálódik a májban, a zsírszövetben akár 20%, az eritrocitákban akár 10%, az izomszövetben pedig kevesebb, mint 1%. A legaktívabb PPP a zsírszövetben, a májban, a mellékvesekéregben, a vörösvérsejtekben, az emlőmirigyben a szoptatás alatt, a herék. A PFP 2 fázisból áll (részekből) - oxidáló és nem oxidáló.
Az oxidatív fázisban a glükóz-6-foszfát visszafordíthatatlanul oxidálódik pentóz-ribulóz-5-foszfáttá, és redukálódik a NADPH.2. A nem-oxidatív fázisban a ribulóz-5-foszfát reverzibilisen alakul át ribóz-5-foszfáttá, glikolízis metabolitokká és más foszforilált cukrokká.
A TFG biológiai szerepe:
1. Óra visszaállítva a NADPH2 regeneratív bioszintézishez (zsírsavak, koleszterin, stb.).
2. Pentóz-foszfátok szintézise nukleinsavak és néhány koenzim képződésére.
3. 3–8 szénatomszámú monoszacharidok szintézise.
4. A xenobiotikumok semlegesítése - NADPH szükséges2.
5. A növényekben - a fotoszintézis sötét fázisában való részvétel CO akceptorként2.
A PFP nem vezet az ATP szintéziséhez, azaz nem teljesíti az energiafunkciót.
Glükoneogenezis (GNG)
A glükoneogenezis a nem szénhidrát prekurzorokból származó glükóz szintézise. A GNG fő feladata a vérben a glükózszint fenntartása a hosszabb böjt és intenzív fizikai terhelés során. A folyamat elsősorban a májban és kevésbé intenzíven történik a vesék kortikális anyagában, valamint a bél nyálkahártyájában. Ezek a szövetek napi 80–100 g glükózt termelhetnek.
A GNG primer szubsztrátjai (prekurzorok) a laktát, a glicerin, a legtöbb aminosav. Ezeknek a szubsztrátoknak a GNG-be történő felvétele a szervezet élettani állapotától függ.
A laktát - az anaerob glikolízis terméke - a dolgozó izmokban alakul ki, és folyamatosan vörösvértestekben. Így a laktátot folyamatosan használjuk GNG-ben. A zsírszövetben a zsírszövet hidrolízisének folyamán a glicerin szabadul fel az éhezés vagy a hosszabb fizikai terhelés alatt. Az aminosavak az izomfehérjék lebomlásának eredményeképpen keletkeznek, és GNG-ben, hosszan tartó böjtöléssel vagy hosszan tartó izomművelettel végezhetők. Aminosavak, amelyek katabolizáláskor piruváttá vagy trikarbonsav-ciklus metabolitjává alakulnak, a glükóz potenciális prekurzorainak tekinthetők, és glikogénnek nevezik őket.
A májba belépő összes aminosavból körülbelül 30% az alanin. Ez azért van, mert az izomfehérjék lebontása aminosavakat termel, amelyek közül sokat azonnal piruváttá, vagy először oxaloacetáttá, majd piruváttá alakítanak. Ez utóbbit alaninná alakítjuk át, és más aminosavakból aminocsoportot kapunk. Az izmokból származó alanint a vér a májba szállítja, ahol ismét piruváttá alakul át, amely részlegesen oxidálódik és részben beépül a GNG-be. A transzformációk ilyen szekvenciája glükóz-alanin ciklus kialakulásához vezet.
Ábra. 17.2. Glükóz-alanin ciklus.
Glükuronsav út
A glükóz, a glukuronsav útján történő metabolizmusra fordított aránya nagyon alacsony, mint a nagy mennyiségű, a glikolízis vagy a glikogén szintézis folyamatában felosztott. Ennek a másodlagos útnak a termékei azonban létfontosságúak a test számára.
Az UDF-glükuronát segíti néhány idegen anyag és gyógyszer semlegesítését. Ezenkívül a hialuronsav és a heparin molekuláiban lévő D-glükuronátmaradékok prekurzoraként szolgál. Az aszkorbinsav (C-vitamin) nem szintetizálódik emberekben, tengerimalacokban és néhány majomfajban, mert hiányzik a gulonakton-oxidáz enzim. Ezeknek a fajoknak az összes C-vitamint kell kapniuk az ételből.
A glükóz aerob lebontása.
Glikogén szintézis
A glikogén szintéziséhez használt glükóz előre aktivált.
A glükóz aktiválása sematikusan a következőképpen ábrázolható:
+ ATP + UTP
GlGl-6-f Gl-1-f Gl-1-UDF
- ADF - FF
A glikogén szintézisét úgy végezzük, hogy a kapott UDP-glükózt a májsejtekben jelenlévő glikogén molekulák külső láncaihoz kapcsoljuk, amelyet "alapozásnak" nevezünk. Ebben az esetben csak a glükózmaradékok szerepelnek a glikogén molekulában. A glükózmaradványok ismételt adagolása következtében a külső láncok hosszabbak és elágazóak, ami a glikogénmolekulák méretének jelentős növekedéséhez vezet.
A glikogénszintézis során felszabaduló UDP molekulák reagálnak az ATP-vel és visszafordulnak UTP-re:
UDF + ATP UTP + ADF
Így az ATP a glikogén szintézis energiaforrása, és az UTP az energia hordozója.
A szintézis következtében a glikogén felhalmozódik a májban, és koncentrációja elérheti az 5-6% -ot. A glükóz glikogénré alakulása a májban megakadályozza a vérben lévő étrend tartalmának éles növekedését.
A glükóz glükóz szintézise is előfordul az izmokban, de ezekben a koncentrációk nem haladják meg a 2-3% -ot. A glikogén képződése az izmokban hozzájárul az élelmiszer-hiperglikémiához.
A glikogén szintézisét a monoszulinum hormon fokozza.
Glikogén bontás
Az étkezések között a májglikogén lebomlik és glükózvá alakul, ami a vérbe kerül. Ez a bomlás a foszforsav részvételével jön létre, és foszforolízisnek nevezik. Foszforsav hatására a glükóz-1-foszfát formájában lévő glükózmaradványokat egymás után hasítjuk a glikogén külső láncaiból. A teljesen glikogén nem bomlik le. A fennmaradó kis glikogén molekulák glükózból történő szintézise során „magként” szolgálnak.
A glikogén foszforolízise a következő egyenlet szerint megy végbe:
Eredeti glikogén Glikogén- "mag"
Gl-1-f-Gl-6-f-glükóz + N3RO4
A glikogénnek a májban a glükózra való bontását gyakran glükogenezisnek nevezik, és a glükagon és az adrenalin hormonok felgyorsítják.
A két ellentétes folyamat májban történő áramlása miatt: a glükogén szintézise a glükózból és újra glükózzá bomlik, koncentrációja a vérben csak kis mértékben változik, és ezért a vér folyamatosan szállít minden szervet glükózzal.
Az izmokban a glikogén lebomlását általában fizikai munkák során figyeli. Azonban itt nem képződik szabad glükóz, mivel nincs izomsejtekben olyan enzim, amely a glükóz-6-foszfát hidrolízisét okozza. A glükóz-1-foszfát és a glükóz-6-foszfát az izomsejtek falán keresztül a foszfátmaradék jelenléte miatt nem megy át, ezért ezeknek a vegyületeknek az összes további átalakulása közvetlenül az izmokba áramlik, és célja, hogy energiát biztosítson.
A glikogén lebontása az izmokban stimulálja az adrenalin hormonját, melyet az izomműtét során csak a vérbe szabadítanak fel.
Szénhidrát katabolizmus
A glükóz használata a szervezetben kétféleképpen történik:
· A szénhidrátok többsége (90-95%) bomlik a hexo-difoszfát út (GDF-út) mentén, amely a test fő energiaforrása.
· A glükóz (5-10%) jelentéktelen része szétesik a hexo-monofoszfátút (GMP-path) mentén, amely anabolikus céllal rendelkezik, és különböző szintéziseket biztosít ribózzal és hidrogénnel NADPH formában.2.
A GDF útvonal aerob és aerobikus lehet, az aerob GDF útvonal folyamatosan működik, és a szénhidrátok anaerob lebomlása csak a sejtek nagyobb energiaigénye mellett figyelhető meg, főként a vázizomokban.
A glükóz aerob lebontása.
A szénhidrátok GDP-útján történő aerob lebontása összetett, többlépcsős folyamat, amely több tucat közbenső reakciót eredményez, ami végső soron szén-dioxid és víz képződéséhez vezet, nagy energiamennyiség felszabadításával.
A GDP útjának első szakasza a sejtek citoplazmájában folytatódik. Ebben a szakaszban a glükózt piruváttá (piruváttá) alakítják át.
Az első szakaszban az ATP-vel való interakció révén a glükóz aktív formába kerül - glükóz-6-foszfát:
Ez az egyetlen reakció, amelyet a glükóz a szervezetben végez. Ezért a szervezetben a glükóz minden átalakulása a glükóz-6-foszfát képződésével kezdődik. Továbbá, a glükóz-6-foszfát különböző glükóz-metabolizmus utakba lép.
Az aerob oxidáció során a glükózt végtermékké - szén-dioxiddá és vízvé - alakítják át nagy mennyiségű energiával, amelyen keresztül egy glükóz molekulára 36-38 ATP molekulát szintetizálnak.
Az aerob glükóz GDF útvonal végső egyenlete
A glükóz aerob bomlásában fontos lépés a Krebs-ciklus, amelyben az A-acetil-koenzim CO-ra oxidálódik.2 és H2A nagy mennyiségű energia felszabadításával, ami miatt sok ATP szintetizálódik
194.48.155.245 © studopedia.ru nem a közzétett anyagok szerzője. De biztosítja a szabad használat lehetőségét. Van szerzői jog megsértése? Írjon nekünk | Kapcsolat.
AdBlock letiltása!
és frissítse az oldalt (F5)
nagyon szükséges
A szénhidrát metabolizmus legfontosabb metabolitjaként a glükóz. A szervezetben a glükóz-fogyasztás forrásainak és módjainak általános rendszere.
A leggyakoribb állati szénhidrát a glükóz. A glükóz formában az élelmiszer szénhidrátjainak nagy része belép a vérbe. A máj szénhidrátjai glükózzá alakulnak át, amikor az összes többi szénhidrát képződik glükózból. A glükózt az emlősök szövetének fő fajtájaként használják. Így a szénhidrátok energia- és műanyag funkciói közötti kötőanyag szerepe van. A szervezet szénhidrátjai az élelmiszer szénhidrátjai - főként keményítő és glikogén, valamint szacharóz és laktóz. Emellett aminosavakból, valamint a zsír részét képező glicerinből a szervezetben glükóz képződhet.
A glükóz fő forrásai a következők: - élelmiszer
- a glikogénalapú poliszacharid lebontása
- glükózszintézis nem szénhidrát prekurzorokból (főleg glikogén aminosavakból) - glükoneogenezis.
A glükózfogyasztás főbb módjai:
1) a glükóz aerob és anaerob oxidációjában az energia képződése
2) más monoszacharidokká történő átalakítás
3) a glikogén és heteropoliszacharidok átalakítása
4) zsírsá való átalakítás, néhány aminosav stb.
49. Az aerob bomlás az emberi és más aerob szervezetekben a glükóz katabolizmusának fő útja. A piruvát képződésének reakciója (aerob glikolízis).
A glükóz aerob lebontásának eloszlása és fiziológiai jelentősége. A glükóz alkalmazása zsírok szintézisében a májban és a zsírszövetben.
Hol kezdjem? A glükóz aerob lebontása kétféleképpen lehetséges. Dichotomikus és pentofoszfát út.
Miért szükséges ez? A dichotómás út három lépésből álló ATP molekulával rendelkezik a 38 sejt számára. Az első, a glikolízis a citoszolban történik, a többi a mitokondriumban.
A második érdekesebb, mivel ennek eredményeként:
NADP + N-t alakítottunk ki, amely zsírsavak és szteroidok, valamint 3-foszfogliceridaldehid szintézisén megy keresztül a lipidek szintézisére. Örülünk!
A glükóz anaerob lebomlása (anaerob glikolízis). Glikolitikus oxidáció, piruvát mint hidrogén akceptor. A szubsztrát foszforilációja. A glükóz bomlás útjának eloszlása és fiziológiai jelentősége.
Bizonyos helyzetekben az oxigén biztosítása a szövetekhez nem felel meg az igényeiknek. Például az intenzív izomtömeg kezdeti szakaszában a stressz alatt a szív összehúzódása nem éri el a kívánt gyakoriságot, és az izom igénye az oxigén számára a glükóz aerob lebontásához magas. Ilyen esetekben elindul egy olyan eljárás, amely oxigén nélkül megy végbe és a piruvinsavból laktát képződésével végződik. Ezt a folyamatot anaerob szétesésnek vagy anaerob glikolízisnek nevezik. Az anaerob glükózbomlás nem energiahatékony, de ez az eljárás lehet az izomsejt egyetlen energiaforrása.
Az anaerob glikolízis a glükóz szétválasztásának folyamatára utal. Ez az eljárás oxigén használata nélkül megy végbe, és ezért nem függ a mitokondriális légzési lánc munkájától. Az ATP-t szubsztrát-foszforilációs reakciók képezik. Teljes folyamategyenlet:
Anaerob glikolízissel az összes aerob glikolízissel azonos 10 reakció a citoszolban történik. Az anaerob glikolízisre csak a 11. reakció, ahol a piruvátot a citoszol NADH helyreállítja. A piruvát laktáttá redukálását laktát-dehidrogenáz katalizálja (a reakció reverzibilis, és az enzimet a fordított reakció után nevezzük el). Ez a reakció biztosítja a NAD + regenerálódását a NADH-tól anélkül, hogy a mitokondriális légzési lánc részese lenne a sejtek elégtelen oxigénellátottságának. A hidrogén akceptor szerepét a NADH-tól (mint a légző lánc oxigénjét) piruvát végzi. Így a piruvát redukciós reakció jelentősége nem a laktát képződésében rejlik, hanem abban, hogy ez a citoszol reakció a NAD + regenerálódását biztosítja. Ezenkívül a laktát nem az anyagcsere végterméke, amelyet a testből eltávolítanak. Ez az anyag a vérben eliminálódik, és a májban glükózvá válik, vagy ha oxigén áll rendelkezésre, piruváttá válik, amely a katabolizmus általános útjába lép, CO-ra oxidálódik.2 és H2O.
A szubsztrát foszforilációja, mivel ez az anyagcsere út része („szubsztrát lánc”). Sajátosságukat az oldható enzimek katalizálják. Ez a módszer a nagy energiájú foszfát átvitelével vagy az anyag (szubsztrát) nagy energiájú kötésének energiájával az ADP-hez kapcsolódik. Ilyen anyagok például a glikolízis-metabolitok (1,3-difoszfoglicerinsav, foszfoenol-piruvát), trikarbonsav-ciklus (szukcinil-SKOA) és a kreatin-foszfát. A nagy energiájú kötésük hidrolízisének energiája az ATP-nél nagyobb, mint 7,3 kcal / mol, és ezeknek az anyagoknak a szerepe csökken az energia felhasználásához az ADP molekulák ATP-hez történő foszforilezéséhez. Különbségek: különböző energiaforrások, az oxidációhoz szükséges az elektronok mozgása a légzési láncban, mivel a szubsztrátum esetében szükség van egy makrogazdasági kötés energiájára.
A glükóz sejtekben való alkalmazásának módjai 11
1.5 A glükóz sejtekben való alkalmazásának módjai
A glükóz több metabolikus úton is részt vesz szubsztrátként:
1. A glikolízis és az azt követő metabolikus útvonalak során képes oxidálni a sejtet energiával.
2. A glükóz szubsztrátként szolgál a pentóz-foszfát útvonalán.
3. A májban és az izmokban a glükóz glikogénként tárolódik. Ezt a folyamatot glükogenogenezisnek nevezik.
1.6 Glikolízis
Általános jellemzők és szubsztrátok
A glükóz nagy része élelmiszerekkel jut be a szervezetbe (a májban és a vesében kis mennyiségű szintetizálódik) a bélben a poliszacharidok lebomlása és a monoszacharidok ezt követő felszívódása következtében. Továbbá a véráramból származó glükózt a sejtek citoszoljába transzferáljuk egy speciális fehérje hordozóval, a GLUT fehérjével. A sejtek citoszoljában glikolízis enzimek vannak.
A glikolízis (más néven Embden - Meyerhof - Parnas út) a glükóz oxidációjának metabolikus útja, amelynek során két piruvinsav molekula (piruvát, aerob módban, azaz oxigén jelenlétében) vagy tejsav ( laktát, anaerob vagy oxigénmentes módban). Az ezen az úton felszabaduló szabad energiát az ATP-ben lévő makrogazdasági kötések létrehozására használják. A glikolízis aerob módban 10 enzimreakcióval rendelkezik. Anaerob módban további 11. reakció lép fel.
A glikolízis két fázisra osztható:
1. 1. fázis (előkészítő fázis): ebben a fázisban a glükóz kétszer foszforilálódik és két glicerinaldehid-3-foszfát molekulává bomlik. Ebben a szakaszban 2 ATP molekulát fogyasztanak.
2. A 2. fázis (ATP képződési fázis): két glicerinaldehid-3-foszfát molekula piruvá alakul át 4 ATP és 2 NADH képződéséhez, amely oxigénátvivő elektronok jelenlétében a légzési láncba további 6 ATP molekulát alkot. Az oxigén hiányában a NADH részt vesz a piruvát laktát-redukciójában, miközben NAD + -ra oxidálódik.
A szénhidrát metabolizmus legfontosabb metabolitjaként a glükóz. A szervezetben a glükóz-fogyasztás forrásainak és módjainak általános rendszere.
A leggyakoribb állati szénhidrát a glükóz. A glükóz formában az élelmiszer szénhidrátjainak nagy része belép a vérbe. A máj szénhidrátjai glükózzá alakulnak át, amikor az összes többi szénhidrát képződik glükózból. A glükózt az emlősök szövetének fő fajtájaként használják. Így a szénhidrátok energia- és műanyag funkciói közötti kötőanyag szerepe van. A szervezet szénhidrátjai az élelmiszer szénhidrátjai - főként keményítő és glikogén, valamint szacharóz és laktóz. Emellett aminosavakból, valamint a zsír részét képező glicerinből a szervezetben glükóz képződhet.
A glükóz fő forrásai a következők: - élelmiszer
- a glikogénalapú poliszacharid lebontása
- glükózszintézis nem szénhidrát prekurzorokból (főleg glikogén aminosavakból) - glükoneogenezis.
A glükózfogyasztás főbb módjai:
1) a glükóz aerob és anaerob oxidációjában az energia képződése
2) más monoszacharidokká történő átalakítás
3) a glikogén és heteropoliszacharidok átalakítása
4) zsírsá való átalakítás, néhány aminosav stb.
49. Az aerob bomlás az emberi és más aerob szervezetekben a glükóz katabolizmusának fő útja. A piruvát képződésének reakciója (aerob glikolízis).
A glükóz használatának rendszere a szervezetben
A szénhidrát anyagcsere szerepe. A glükózforrások és a szervezetben való felhasználás módjai.
49. Az állati testben a keményítő és a glikogén hidrolízisének egyszerűsített rendszere.
50. Glikolízis és főbb fázisai. A glikolízis értéke.
A lényeg, a teljes reakció és a glikolízis hatékonysága.
A szénhidrát anyagcsere szerepe. A glükózforrások és a szervezetben való felhasználás módjai.
A szénhidrátok fő szerepét az energiafüggvény határozza meg.
Glükóz (az ókori görög γλυκύς édes) (C. T6H12O6), vagy a szőlőcukor fehér vagy színtelen, szagtalan anyag, édes ízű, vízben oldódik. A cukorcukor körülbelül 25% édesebb, mint a glükóz. A glükóz a személy legfontosabb szénhidrátja. Emberekben és állatokban a glükóz az anyagcsere-folyamatok biztosításának fő és leginkább egyetemes forrása. A glükózt az állatokban glikogén formájában helyezik el, növényekben - keményítő formájában.
A glükóz forrása
Normál körülmények között a szénhidrátok az emberek fő szénhidrátforrásai. A szénhidrátok napi szükséglete körülbelül 400 g. Az élelmiszerek asszimilálásának folyamata során minden exogén szénhidrát polimert monomerre osztunk, csak a monoszacharidok és származékaik szabadulnak fel a test belső környezetébe.
A vér glükóz közvetlen forrása a szervezetben. A bomlás és az oxidáció gyorsasága, valamint a raktárból való gyors kivonat képessége lehetővé teszi az energiaforrások vészhelyzeti mobilizálását, gyorsan növekvő energiaköltségekkel az érzelmi felkeltés, intenzív izomterhelés, stb.
A vér glükózszintje 3,3-5,5 mmol / l (60-100 mg%), és a szervezet legfontosabb homeosztatikus állandója. Különösen érzékeny a vércukorszint csökkentésére (hipoglikémia) a központi idegrendszer. Kisebb hipoglikémia az általános gyengeség és fáradtság. A vércukorszint csökkenése 2,2–1,7 mmol / l (40–30 mg%), görcsök, delírium, eszméletvesztés és vegetatív reakciók alakulnak ki: fokozott izzadás, változások a bőredények lumenében, stb. a "hipoglikémiás kóma" neve. A glükóz bevitele a vérbe gyorsan kiküszöböli ezeket a betegségeket.
A glükóz energia szerepe.
1. A sejtekben a glükózt energiaforrásként használják. A glükóz fő része a transzformációsorozat elhaladása után az ATP-szintézisre kerül az oxidatív foszforiláció folyamatába. A szénhidrátok több mint 90% -át a glikolízis során energiatermelésre használják.
2. A glükóz energiafelhasználásának további módja - ATP kialakulása nélkül. Ezt az utat pentózfoszfátnak nevezik. A májban a glükóz konverzió körülbelül 30% -át teszi ki, zsírsejtekben kissé több. Ezt az energiát a NADP kialakítására használják, amely a szintetikus folyamatokhoz szükséges hidrogén és elektronok donoraként szolgál - a nukleinsav és az epesavak, a szteroid hormonok képződése.
3. A glükóz glikogénré vagy zsírsá alakul a máj és a zsírszövet sejtjeiben. Ha a szénhidrát tárolók alacsonyak, például a stressz alatt, a gluneogenezis fejlődik - az aminosavakból és a glicerinből származó glükóz szintézise.
A glükóz használatának rendszere a szervezetben
Az emberi szervezetben a szénhidrátok metabolizmusa a következő folyamatokból áll:
1. A monoszacharidokhoz élelmiszerrel ellátott poli- és diszacharidok emésztési traktusában történő emésztése, a monoszacharidok további felszívódása a bélből a vérbe.
2. Glikogén szintézise és bomlása a szövetekben (glikogenezis és glikogenolízis), különösen a májban.
A glükogén az állati sejtekben a glükóz lerakódás fő formája. A növényekben ugyanezt a funkciót hajtja végre keményítő. Szerkezetileg a glikogén, mint a keményítő, elágazó glükóz polimer. A glikogén azonban elágazóbb és kompaktabb. Az elágazás gyors kioldást biztosít, ha a glikogén nagy számú terminális monomert bont le.
-az állati sejtekben a glükóz tárolás fő formája
-energia tartalékot képez, amely szükség esetén gyorsan mobilizálható a glükóz hirtelen hiányának kompenzálásához
A glikogén tartalma a szövetekben:
-A citoplazmában granulátumok formájában lerakódik sokféle sejtben (főleg májban és izmokban).
-Az egész test táplálására csak a májsejtekben tárolt glikogén feldolgozható glükózzá. A májban a glikogén teljes tömege felnőtteknél elérheti a 100-120 grammot
-A májglikogén soha nem szakad meg teljesen.
-Az izomzatban a glikogén glükóz-6-foszfáttá kerül feldolgozásra, kizárólag helyi fogyasztásra. A glikogén izomzatában a teljes izomtömeg legfeljebb 1% -a halmozódik fel.
-Kis mennyiségű glikogén található a vesékben, és még kevésbé glialis agysejtekben és leukocitákban.
A glikogén szintézise és bomlása nem fordul elő egymással, ezek a folyamatok különböző módon történnek.
A glikogén molekula legfeljebb 1 millió glükózmaradékot tartalmaz, ezért jelentős mennyiségű energiát fogyasztanak a szintézisben. A glükóz glikogénré való átalakításának szükségessége annak a ténynek köszönhető, hogy egy jelentős mennyiségű glükóz felhalmozódása a sejtben az ozmotikus nyomás növekedéséhez vezet, mivel a glükóz igen oldható anyag. Éppen ellenkezőleg, a glikogén a sejtben granulátum formájában van, és enyhén oldódik.
A glikogén szintetizálódik az emésztési időszak alatt (a szénhidrát élelmiszerek lenyelését követő 1-2 órán belül). A glikogenezis különösen intenzív a májban és a vázizomokban.
1 glükózmaradékot tartalmaz a glikogénláncban, 1 ATP és 1 UTP kerül felhasználásra.
A fő aktivátor - a hormon inzulin
Az étkezések és a fizikai munka közötti időközönként aktiválódik, amikor a vér glükózszintje csökken (relatív hipoglikémia)
A bomlás fő aktivátorai:
a májban - a glukagon hormonjában
az izmokban - az adrenalin hormonja
Egy egyszerűsített módszer a keményítő és a glikogén hidrolízisére az állati testben.
3. A pentóz-foszfát út (pentóz ciklus) a glükóz közvetlen oxidációjának anaerob útja.
Ezen az úton nem haladja meg a sejtekbe belépő glükóz 25-30% -át
A kapott pentóz-foszfát útvonal egyenlete:
6 glükóz molekula + 12 NADP → 5 glükóz molekula + 6 СО2 + 12 NADPH2
A pentóz-foszfát útvonal biológiai szerepe egy felnőttnél két fontos funkció végrehajtása:
· A pentózok beszállítója, amelyek a nukleinsavak, a koenzimek, a makroanyagok szintéziséhez szükségesek.
· A NADPH2 forrásaként szolgál, amely viszont:
1. szteroid hormonok, zsírsavak helyreállító szintézisei
2. aktívan részt vesz a májban lévő mérgező anyagok semlegesítésében
4. Glikolízis - a glükóz lebontása. Kezdetben ez a kifejezés csak anaerob fermentációt jelent, ami a tejsav (laktát) vagy az etanol és a szén-dioxid képződéséhez vezet. Jelenleg a "glikolízis" fogalmát szélesebb körben használják a glükóz lebontásának leírására, amely a glükóz-6-foszfát, a fruktóz-difoszfát és a piruvát képződésén keresztül történik oxigén távollétében és jelenlétében. Az utóbbi esetben az "aerob glikolízis" kifejezést használjuk, ellentétben az "anaerob glikolízissel", amely a tejsav vagy laktát képződéséhez vezet.
glikolízis
Egy kis, töltetlen glükózmolekula diffúzióval képes egy sejten keresztül diffundálni. Annak érdekében, hogy a glükóz a sejtben maradjon, azt a töltött formává kell átalakítani (általában glükóz-6-foszfát). Ezt a reakciót blokkolásnak vagy reteszelésnek nevezik.
További módszerek a glükóz-6-foszfát sejtekben való felhasználására:
-Glikolízis és teljes aerob glükóz oxidáció
-Pentóz-foszfát ciklus (a glükóz részleges oxidációja pentózisokká)
-Glikogén szintézise stb.
Glikolízis a sejtek citoplazmájában történik. Ennek a lépésnek a végterméke a piruvinsav.
ANAEROBIC GLYCOLYSIS - a glükóz szétválasztása a laktát végtermék piruváton keresztül történő képződésével. Az oxigén használata nélkül folyik, ezért nem függ a mitokondriális légzéslánc működésétől.
Izomban áramlik intenzív terhelések esetén az izmok első percében, az eritrocitákban (amelyekben hiányoznak a mitokondriumok), valamint a különböző szervekben, korlátozott oxigénellátás mellett, beleértve a tumorsejteket is. Ez a folyamat a sejtosztódás megnövekedett arányának indikátora, amely elégtelen vérellátási rendszerrel rendelkezik.
1. Előkészítő szakasz (két ATP-molekula költségével jár)
enzimek: glükokináz; foszfofrukto-izomeráz;
2. A triózis kialakulásának fázisa (a glükóz szétválasztása két három széndarabba)
Fruktóz-1,6-difoszfát → 2 glikeroaldehid-3-foszfát
3. A glikolízis oxidatív fázisa (4 mól ATP-t ad 1 mól glükózra)
2 glikeroaldehid-3-foszfát + 2 NAD + → 2 PVK + 2 ATP
2 PVK + 2 NADH * H + → 2 laktát + 2 NAD +
2NAD 6 ATP-t ad
Ezt az ATP-szintézis-módszert, amelyet a szöveti légzés és így az oxigénfogyasztás nélkül, a szubsztrát tartalék energiája nélkül végeznek, úgy hívják, anaerob vagy szubsztrát, foszforiláció.
Ez a leggyorsabb módja az ATP-nek. Meg kell jegyezni, hogy a korai stádiumban két ATP molekulát fogyasztanak a glükóz és a fruktóz-6-foszfát aktiválására. Ennek eredményeként a glükóz piruváttá történő átalakítása nyolc ATP molekula szintézisével jár együtt.
A glikolízis általános egyenlete:
Glükóz + O2 + 8ADF + 8H3PO4 → 2 piruvát + 2H2O + 8 ATP,
vagy
1. A glikolízis egy mitokondriális független út az ATP előállításához a citoplazmában (2 mol ATP 1 mol glükózon). Alapvető fiziológiai jelentőség - az ATP-szintézis során ebben a folyamatban felszabaduló energia felhasználása. A glikolízis metabolitokat új vegyületek (nukleozidok, aminosavak: szerin, glicin, cisztein) szintetizálására használják.
2. Ha a glikolízis laktátra megy, akkor a NAD + „regeneráció” a szöveti légzés részvétele nélkül történik.
3. Olyan sejtekben, amelyek nem tartalmaznak mitokondriumot (eritrociták, spermiumok), a glikolízis az egyetlen módja az ATP szintetizálásának.
4. Amikor a mitokondriumok szén-monoxiddal és más légzőszervi mérgekkel mérgeződnek, a glikolízis lehetővé teszi a túlélést
1. A glikolízis sebessége csökken, ha a sejtbe nem kerül glükóz (a szubsztrát mennyisége szabályozza), a glikogén bomlás hamarosan megkezdődik, és a glikolízis sebessége visszaáll.
2. AMP (alacsony energiájú jel)
3. Glikolízis szabályozása hormonokkal. Glikolízis stimulálása: Inzulin, Adrenalin (stimulálja a glikogén lebontását; izomokban glükóz-6-foszfát képződik, és a glikolízist aktiválja a szubsztrát). Glikolízis gátlása: Glükagon (elnyomja a piruvát kináz gént; a piruvát kináz inaktív formába fordul)
Az anaerob glikolízis jelentése rövid
- Az intenzív izomtörténeti körülmények között, a hipoxiában (például intenzív 200 m-es futtatás 30 másodpercig) a szénhidrátok lebontása ideiglenesen anaerob körülmények között történik.
- A NADH-molekulák nem adhatnak hidrogént, mivel a mitokondriumok légzési láncai "nem működnek"
- Ezután a citoplazmában a hidrogén jó elfogadója a piruvát, az 1. szakasz végterméke.
- Nyugalomban, intenzív izmos munka után oxigén kezd belépni a sejtbe.
- Ez a légzési lánc "elindításához" vezet.
- Ennek eredményeként az anaerob glikolízis automatikusan gátolódik, és aerob, energiatakarékosabbá válik
- A sejtbe belépő oxigén anaerob glikolízisének gátlását PASTER EFFECT-nek nevezik.
PASTER EFFECT. Légzési depresszióból áll (O2a) anaerob glikolízis, azaz váltás az aerob glikolízisből anaerob oxidációra. Ha szöveteket szállít O-val2, majd 2NADN2, a központi reakció során képződött oxidáció a légzési láncban oxidálódik, ezért a PVC nem válik laktáttá, hanem acetil-CoA-ba, amely részt vesz a TCA-ciklusban.
A szénhidrátok - anaerob glikolízis - lebontásának első szakasza szinte reverzibilis. A piruvátból, valamint az anaerob körülmények között keletkező laktátból (tejsav) a glükóz szintetizálható és glikogén.
Az anaerob és az aerob glikolízis hasonlósága abban rejlik, hogy ezek a folyamatok ugyanolyan módon járnak el, mint az azonos enzimek részvételével a PVC kialakulása előtt.
TELJES AEROBIC GLUCOSE OXIDÁCIÓ (PAOG):
A mitokondriumok aktivitása miatt a glükózt teljes mértékben oxidálni lehet szén-dioxiddá és vízvé.
Ebben az esetben a glikolízis az első lépés a glükóz oxidatív metabolizmusában.
A mitokondriumok PAOG-be történő beépítése előtt a glikolitikus laktátot PVC-kké kell átalakítani.
1. Glikolízis 2 mol laktát 2 mol PVA-ra történő átalakításával és protonok szállítása a mitokondriumokba
2. 2 mol piruvát oxidatív dekarboxilezése mitokondriumokban 2 mól acetil-kálium képződésével
3. Az acetil-maradék égése a Krebs-ciklusban (a Krebs-ciklus 2 fordulata)
4. A szöveti légzés és az oxidatív foszforiláció: NADH * H + és FADH2, a Krebs-ciklusban keletkezett, a piruvát oxidatív dekarboxilezését és a citoplazmából a malát transzferen keresztül továbbítottuk.
A katabolizmus szakaszai a PAOG példáján:
-Glikolízis, protonok szállítása a mitokondriumokba (I szakasz),
- piruvát oxidatív dekarboxilezése (II. lépés)
-Krebs-ciklus - III
-Szöveti légzés és konjugált oxidatív foszforiláció - IV. Szakasz (mitokondriális ATP szintézis)
II. A második szakaszban a szén-dioxid és a két hidrogénatom a piruvinsavból hasad. A légzési láncban lévő megosztott hidrogénatomokat az ATP egyidejű szintézisével együtt oxigénbe helyezik. A piruvátból ecetsav képződik. Egy speciális anyaghoz, az A. koenzimhez csatlakozik.
Ez az anyag savmaradék hordozója. Ennek az eljárásnak az eredménye az acetil-koenzim A. anyag képződése. Ez az anyag magas kémiai aktivitással rendelkezik.
A második szakasz utolsó egyenlete:
СЗН4ОЗ + 1 / 2О2 + HSKoA + 3 ADP + 3 НзРО4 - СНз- С
SKoA + CO2 + H2O + 3ATF
Piruvát koenzim A-acetil-CoA
Az A-acetil-koenzim további trikarbonsav-ciklusban (Krebs-ciklus) oxidálódik és CO2-ra és H2O-ra alakul.
III. Ez a harmadik szakasz. A felszabaduló energia miatt ebben a szakaszban az ATP szintézisét is elvégezzük.
A trikarbonsav ciklus (TCA) nemcsak a szénhidrátok, hanem a szerves vegyületek összes többi osztályának katabolizmusának utolsó szakasza. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a szénhidrátok, zsírok és aminosavak bomlása közös közbenső terméket, ecetsavat hoz létre a hordozójához, az A-koenzimhez, acetil-koenzim formájában.
A Krebs-ciklus a mitokondriumokban a kötelező oxigénfogyasztással és a szöveti légzés működésével jár.
A ciklus első reakciója az acetil-koenzim A és oxal-ecetsav (SCHUK) kölcsönhatása citromsav képződésével.
A citromsav három karboxilcsoportot tartalmaz, azaz trikarbonsav, amely a ciklus nevét okozza.
Ezért ezeket a reakciókat citromsav ciklusnak nevezzük. A trikarbonsavak közbenső sorozatát képezve a citromsavat újra oxálsav-ecetsavvá alakítjuk, és a ciklus ismétlődik. Ezeknek a reakcióknak a következménye a megosztott hidrogén képződése, amely a légzésláncon áthaladva oxigénnel képez vizet. A hidrogénatomok mindegyik párjának oxigénbe történő átvitelét három ATP-molekula szintézise kíséri. Összességében egy acetil-koenzim-A molekula oxidációja 12 ATP-molekulát szintetizál.
Végső Krebs-ciklusegyenlet (harmadik szakasz):
SKoA + 2О2 + Н2О + 12АДФ + 12 Н3РО → НSKoA + 2 СО2 + Н2О + 12АТФ
A Krebs-ciklus vázlatosan a következőképpen ábrázolható:
Mindezen reakciók eredményeképpen 36 ATP molekula képződik. Összességében a glikolízis 38 ATP molekulát termel glükóz molekulánként.
Glükóz + 6 O2 + 38 ADF + 38 H3 PO4 → 6CO2 + 6 H2O + 38 ATP
A TCA biológiai szerepe
A Krebs-ciklus integrációt, amfibolist (azaz katabolikus és anabolikus), energia- és hidrogén-donor szerepet játszik.
1. Az integrációs szerep az, hogy a TCA az üzemanyag-molekulák - szénhidrátok, zsírsavak és aminosavak - oxidációjának végső közös módja.
2. Az acetil-CoA oxidálódik a TCA-ciklusban - ez egy katabolikus szerep.
3. A ciklus anabolikus szerepe, hogy közbenső termékeket szállít a bioszintetikus folyamatokhoz. Például az oxaloacetátot az aszpartát, a-ketoglutarát szintéziséhez használják glutamát képződéséhez, és szukcinil-CoA a hem szintéziséhez.
4. A CTC-ben egy ATP-molekula képződik a szubsztrát-foszforiláció szintjén - ez egy energetikai szerep.
5. A hidrogén-donor azt a tényt foglalja magában, hogy a CTC a redukált NADH (H +) és FADH2 koenzimekkel ellátott légzési láncot biztosít, amelyben az említett koenzimek hidrogénjének oxidálódása vízvé válik az ATP szintézisével együtt. Egy acetil-CoA-molekula oxidációja során TCA-ciklusban 3 NADH (H +) és 1 FADH2 képződik.
IV. Szakasz. Szövet légzés és konjugált oxidatív foszforiláció (mitokondriális ATP szintézis)
Ez az elektronok átvitele a redukált nukleotidokból az oxigénbe (a légzési láncon keresztül). A végtermék - vízmolekula - kialakulásával jár. Ez az elektron transzport az oxidatív foszforiláció folyamatában az ATP szintéziséhez kapcsolódik.
A sejtekben lévő szerves anyagok oxidálódását oxigénfogyasztás és vízszintézis kíséretében szöveti légzésnek nevezik, és az elektronátviteli láncot (CPE) légzési láncnak nevezik.
A biológiai oxidáció jellemzői:
1. áramlás a testhőmérsékleten;
2. H2O jelenlétében;
3. Az enzimhordozók részvételével, amelyek csökkentik az aktiválási energiát, fokozatosan több szakaszon keresztül áramlik, csökken a szabad energia mennyisége, ami azt eredményezi, hogy az energia részecskékben szabadul fel. Ezért az oxidáció nem jár a hőmérséklet növekedésével, és nem vezet robbanáshoz.
Azok a elektronok, amelyek a CPE-be lépnek, az egyik szállítóról a másikra költöznek, szabad energiát veszítenek. Ezen energia nagy részét az ATP-ben tárolják, és néhányat hőnek szánnak.
Az elektronok oxidált szubsztrátokból az oxigénbe történő átadása több szakaszban történik. Ez nagyszámú közbenső hordozót foglal magában, amelyek mindegyike képes egy korábbi hordozóból elektronokat csatolni és a következőre átvinni. Így egy redox-reakció lánc keletkezik, ami az O2 redukcióját és a H2O szintézisét eredményezi.
Az elektronok szállítása a légzési láncban az ATP szintéziséhez szükséges proton gradiens kialakulásával konjugált (összekapcsolva). Ezt az eljárást oxidatív foszforilációnak nevezik. Más szóval az oxidatív foszforiláció az a folyamat, amelyben a biológiai oxidáció energiája az ATP kémiai energiává alakul át.
Légzési lánc funkció - a szubsztrátok metabolikus oxidációjának reakciójában kialakult csökkent légzőszervek (elsősorban a trikarbonsav ciklusban) felhasználása. A felszabaduló energiamennyiségnek megfelelően minden oxidatív reakciót a megfelelő légzőkészülék „NADF, NAD vagy FAD” karbantartja. A légzési láncban a protonokat és az elektronokat megkülönböztetjük: míg a protonokat a membránon át szállítjuk, ΔpH-t hozva létre, az elektronok a hordozó lánc mentén mozognak az ubikinontól a citokróm-oxidázig, generálva az ATP proton ATP-szintázzal történő kialakításához szükséges elektromos potenciálkülönbséget. Így a szöveti légzés „tölti” a mitokondriális membránt, és az oxidatív foszforiláció „kiüríti”.
A VÉDELMI ELLENŐRZÉS
Az elektronátvitel a CPE és az ATP szintézis útján szorosan kapcsolódik, azaz csak egyszerre és szinkronban történhet.
A cellában az ATP-fogyasztás növekedésével az ADP mennyisége és a mitokondriumokba történő beáramlása növekszik. Az ADP (ATP szintáz szubsztrát) koncentrációjának növelése növeli az ATP szintézis sebességét. Így az ATP szintézis sebessége pontosan megfelel a sejt energiaigényének. A szöveti légzés gyorsulását és az oxidatív foszforilációt növekvő koncentrációjú ADP-vel légúti kontrollnak nevezik.
A CPE reakcióiban az energia egy része nem alakul át az ATP makrogazdasági kötéseinek energiájává, hanem hő formájában keletkezik.
A légzési lánc által létrehozott mitokondriális membrán elektromos potenciáljának különbsége, amely az elektronok molekuláris vezetője, az ATP és más hasznos biológiai energiák kialakulásának hajtóereje. Az élő sejtekben az energiaátalakítás fogalmát P. Mitchell 1960-ban terjesztette elő az elektronszállítás konjugációjának és az ATP kialakulásának a légzési láncban történő molekuláris mechanizmusának magyarázatára, és gyorsan elismerte a nemzetközi elismerést. A bioenergia területén végzett kutatás fejlesztése érdekében P. Mitchell 1978-ban Nobel-díjat kapott. 1997-ben P. Boyer és J. Walker nyerte el a Nobel-díjat a bioenergia, a proton ATP-szintáz fő enzim hatásmechanizmusának tisztázására.
A PAOG teljesítményének kiszámítása szakaszokban:
Glikolízis - 2 ATP (szubsztrát foszforiláció)
A protonok áthelyezése mitokondriumokba - 2 NADH * H + = 6 ATP
2 mol PVA-2 NADH * H + = 6 ATP oxidatív dekarboxilezése
Krebs-ciklus (beleértve a TD-t és az OF-t is) - 12 * 2 = 24 mol ATP 2 acetil-maradék égésekor
ÖSSZESEN: 38 mol ATP 1 mól glükóz teljes égésével
1) kapcsolatot teremt a légzési szubsztrátok és a Krebs-ciklus között;
2) minden egyes glükózmolekula oxidációja során két ATP molekulát és két NADH molekulát szállít (anoxia körülmények között a glikolízis az ATP fő forrása a sejtben);
3) közbenső termékeket állít elő a sejtben lévő szintetikus eljárásokhoz (például foszfinol-piruvát, amely fenolos vegyületek és lignin képződéséhez szükséges);
4) kloroplasztokban közvetlen útvonalat biztosít az ATP-szintézishez, függetlenül a NADPH-ellátástól; emellett a kloroplasztok glikolízisén keresztül a tárolt keményítőt triózissá metabolizálja, amelyet ezután a kloroplasztból exportálnak.
A glikolízis hatékonysága 40%.
5. A hexózok interkonverziója
6. Glükoneogenezis - szénhidrátok képződése nem szénhidrát termékekből (piruvát, laktát, glicerin, aminosavak, lipidek, fehérjék stb.).