Në këtë artikull, ne do të shikojmë se si oksidohet glukoza. Karbohidratet janë komponime të llojit polihidroksikarbonil, si dhe derivatet e tyre. Tiparet karakteristike janë prania e grupeve aldehide ose ketonike dhe të paktën dy grupe hidroksil.
Sipas strukturës së tyre, karbohidratet ndahen në monosakaride, polisakaride, oligosakaride.
Monosakaride
Monosakaridet janë karbohidratet më të thjeshta që nuk mund të hidrolizohen. Varësisht se cili grup është i pranishëm në përbërje - aldehidi ose ketoni, izolohen aldozat (këto përfshijnë galaktozën, glukozën, ribozën) dhe ketozat (ribuloza, fruktoza).
Oligosakaridet
Oligosakaridet janë karbohidrate që kanë në përbërjen e tyre nga dy deri në dhjetë mbetje me origjinë monosakaride, të lidhura me lidhje glikozidike. Në varësi të numrit të mbetjeve të monosakarideve, dallohen disakaridet, trisakaridet etj. Çfarë formohet kur glukoza oksidohet? Kjo do të diskutohet më vonë.
Polisakaridet
Polisakaridetjanë karbohidrate që përmbajnë më shumë se dhjetë mbetje monosakaride të ndërlidhura me lidhje glikozidike. Nëse përbërja e polisaharidit përmban të njëjtat mbetje monosakaride, atëherë ai quhet homopolisakarid (për shembull, niseshte). Nëse mbetjet e tilla janë të ndryshme, atëherë me një heteropolisakarid (për shembull, heparin).
Cila është rëndësia e oksidimit të glukozës?
Funksionet e karbohidrateve në trupin e njeriut
Karbohidratet kryejnë funksionet kryesore të mëposhtme:
- Energji. Funksioni më i rëndësishëm i karbohidrateve, pasi ato shërbejnë si burimi kryesor i energjisë në trup. Si rezultat i oksidimit të tyre, plotësohen më shumë se gjysma e nevojave për energji të një personi. Si rezultat i oksidimit të një gram karbohidratesh, çlirohen 16,9 kJ.
- Rezervo. Glikogjeni dhe niseshteja janë një formë e ruajtjes së lëndëve ushqyese.
- Strukturore. Celuloza dhe disa komponime të tjera polisakaride formojnë një kornizë të fortë në bimë. Gjithashtu, ato, në kombinim me lipidet dhe proteinat, janë një komponent i të gjitha biomembranave qelizore.
- Mbrojtës. Heteropolisakaridet acide luajnë rolin e një lubrifikuesi biologjik. Ato rreshtojnë sipërfaqet e kyçeve që prekin dhe fërkohen me njëra-tjetrën, mukozën e hundës, traktin tretës.
- Antikoagulant. Një karbohidrate si heparina ka një veti të rëndësishme biologjike, domethënë, parandalon mpiksjen e gjakut.
- Karbohidratet janë një burim i karbonit të nevojshëm për sintezën e proteinave, lipideve dhe acideve nukleike.
Për trupin, burimi kryesor i karbohidrateve janë karbohidratet dietike - saharoza, niseshteja, glukoza, laktoza). Glukoza mund të sintetizohet në trup nga aminoacidet, glicerina, laktati dhe piruvati (glukoneogjeneza).
Glikoliza
Glikoliza është një nga tre format e mundshme të procesit të oksidimit të glukozës. Në këtë proces, lirohet energji, e cila më pas ruhet në ATP dhe NADH. Një nga molekulat e tij zbërthehet në dy molekula piruvati.
Procesi i glikolizës ndodh nën veprimin e një sërë substancash enzimatike, domethënë katalizatorëve të një natyre biologjike. Agjenti oksidues më i rëndësishëm është oksigjeni, por vlen të përmendet se procesi i glikolizës mund të kryhet në mungesë të oksigjenit. Ky lloj glikolize quhet anaerobe.
Glikoliza e tipit anaerobe është një proces hap pas hapi i oksidimit të glukozës. Me këtë glikolizë, oksidimi i glukozës nuk ndodh plotësisht. Kështu, gjatë oksidimit të glukozës, formohet vetëm një molekulë piruvati. Për sa i përket përfitimeve energjetike, glikoliza anaerobe është më pak e dobishme sesa aerobe. Megjithatë, nëse oksigjeni hyn në qelizë, atëherë glikoliza anaerobe mund të shndërrohet në aerobe, që është oksidimi i plotë i glukozës.
Mekanizmi i glikolizës
Glikoliza zbërthen glukozën me gjashtë karbon në dy molekula të piruvatit me tre karbon. I gjithë procesi është i ndarë në pesë faza përgatitore dhe pesë të tjera, gjatë të cilave ruhet ATPenergji.
Kështu, glikoliza vazhdon në dy faza, secila prej të cilave ndahet në pesë faza.
Faza 1 e reaksionit të oksidimit të glukozës
- Faza e parë. Hapi i parë është fosforilimi i glukozës. Aktivizimi i saharideve ndodh me fosforilim në atomin e gjashtë të karbonit.
- Faza e dytë. Ekziston një proces izomerizimi i glukozës-6-fosfatit. Në këtë fazë, glukoza shndërrohet në fruktozë-6-fosfat nga fosfoglukoizomeraza katalitike.
- Faza e tretë. Fosforilimi i fruktoza-6-fosfatit. Në këtë fazë, formimi i fruktozës-1,6-difosfatit (i quajtur edhe aldolaza) ndodh nën ndikimin e fosfofruktokinazës-1. Ai është i përfshirë në shoqërimin e grupit fosforil nga acidi trifosforik adenozinë në molekulën e fruktozës.
- Faza e katërt. Në këtë fazë, ndodh ndarja e aldolazës. Si rezultat, formohen dy molekula trioze fosfat, në veçanti ketoza dhe eldoza.
- Faza e pestë. Izomerizimi i triozofosfateve. Në këtë fazë, gliceraldehid-3-fosfati dërgohet në fazat e ardhshme të zbërthimit të glukozës. Në këtë rast, ndodh kalimi i fosfatit dihidroksiaceton në formën e gliceraldehid-3-fosfatit. Ky kalim kryhet nën veprimin e enzimave.
- Faza e gjashtë. Procesi i oksidimit të gliceraldehid-3-fosfatit. Në këtë fazë, molekula oksidohet dhe më pas fosforilohet në difosfoglicerat-1, 3.
- Faza e shtatë. Ky hap përfshin transferimin e grupit të fosfatit nga 1,3-difosfoglicerati në ADP. Rezultati përfundimtar i këtij hapi është 3-fosfogliceratidhe ATP.
Faza 2 - oksidimi i plotë i glukozës
- Faza e tetë. Në këtë fazë, kryhet kalimi i 3-fosfogliceratit në 2-fosfoglicerat. Procesi i tranzicionit kryhet nën veprimin e një enzime të tillë si mutaza fosfoglicerat. Ky reaksion kimik i oksidimit të glukozës vazhdon me praninë e detyrueshme të magnezit (Mg).
- Faza e nëntë. Në këtë fazë, ndodh dehidrimi i 2-fosfogliceratit.
- Faza e dhjetë. Ka një transferim të fosfateve të marra si rezultat i hapave të mëparshëm në PEP dhe ADP. Fosfoenulpirovati transferohet në ADP. Një reaksion i tillë kimik është i mundur në prani të joneve të magnezit (Mg) dhe kaliumit (K).
Në kushte aerobike, i gjithë procesi vjen në CO2 dhe H2O. Ekuacioni për oksidimin e glukozës duket si ky:
S6N12O6+ 6O2 → 6CO2+ 6H2O + 2880 kJ/mol.
Kështu, nuk ka akumulim të NADH në qelizë gjatë formimit të laktatit nga glukoza. Kjo do të thotë që një proces i tillë është anaerobik dhe mund të vazhdojë në mungesë të oksigjenit. Është oksigjeni ai që është pranuesi përfundimtar i elektroneve që transferohet nga NADH në zinxhirin respirator.
Në procesin e llogaritjes së bilancit energjetik të reaksionit glikolitik, duhet pasur parasysh që çdo hap i fazës së dytë të përsëritet dy herë. Nga kjo mund të konkludojmë se dy molekula ATP shpenzohen në fazën e parë, dhe 4 molekula ATP formohen gjatë fazës së dytë me fosforilim.lloji i substratit. Kjo do të thotë se si rezultat i oksidimit të secilës molekulë të glukozës, qeliza grumbullon dy molekula ATP.
Ne shikuam oksidimin e glukozës nga oksigjeni.
Rruga anaerobe e oksidimit të glukozës
Oksidimi aerobik është një proces oksidimi në të cilin energjia çlirohet dhe që vazhdon në prani të oksigjenit, i cili vepron si pranuesi përfundimtar i hidrogjenit në zinxhirin e frymëmarrjes. Dhurues i molekulave të hidrogjenit është forma e reduktuar e koenzimave (FADH2, NADH, NADPH), të cilat formohen gjatë reaksionit të ndërmjetëm të oksidimit të substratit.
Procesi aerobik i oksidimit të glukozës dikotomike është rruga kryesore e katabolizmit të glukozës në trupin e njeriut. Ky lloj i glikolizës mund të kryhet në të gjitha indet dhe organet e trupit të njeriut. Rezultati i këtij reagimi është ndarja e molekulës së glukozës në ujë dhe dioksid karboni. Energjia e çliruar më pas do të ruhet në ATP. Ky proces mund të ndahet përafërsisht në tre faza:
- Procesi i konvertimit të një molekule glukoze në një palë molekulash të acidit piruvik. Reagimi ndodh në citoplazmën qelizore dhe është një rrugë specifike për zbërthimin e glukozës.
- Procesi i formimit të acetil-CoA si rezultat i dekarboksilimit oksidativ të acidit piruvik. Ky reagim ndodh në mitokondritë qelizore.
- Procesi i oksidimit të acetil-CoA në ciklin Krebs. Reagimi zhvillohet në mitokondri qelizore.
Në çdo fazë të këtij procesi,forma të reduktuara të koenzimave të oksiduara nga komplekset enzimatike të vargut respirator. Si rezultat, ATP formohet kur glukoza oksidohet.
Formimi i koenzimave
Koenzimat, të cilat formohen në fazën e dytë dhe të tretë të glikolizës aerobike, do të oksidohen drejtpërdrejt në mitokondritë e qelizave. Paralelisht me këtë, NADH, i cili u formua në citoplazmën qelizore gjatë reagimit të fazës së parë të glikolizës aerobike, nuk ka aftësinë të depërtojë nëpër membranat mitokondriale. Hidrogjeni transferohet nga NADH citoplazmike në mitokondri qelizore nëpërmjet cikleve të anijes. Ndër këto cikle, mund të dallohet kryesori - malat-aspartat.
Më pas, me ndihmën e NADH citoplazmike, oksaloacetati reduktohet në malat, i cili, nga ana tjetër, hyn në mitokondritë qelizore dhe më pas oksidohet për të reduktuar NAD mitokondriale. Oxaloacetati kthehet në citoplazmën e qelizës si aspartat.
Format e modifikuara të glikolizës
Glikoliza mund të shoqërohet gjithashtu me çlirimin e 1, 3 dhe 2, 3-bifosfoglicerateve. Në të njëjtën kohë, 2,3-bifosfoglicerati nën ndikimin e katalizatorëve biologjikë mund të kthehet në procesin e glikolizës, dhe më pas të ndryshojë formën e tij në 3-fosfoglicerat. Këto enzima luajnë një sërë rolesh. Për shembull, 2, 3-bifosfoglicerati, i gjetur në hemoglobinë, nxit transferimin e oksigjenit në inde, ndërkohë që kontribuon në ndarjen dhe uljen e afinitetit të oksigjenit dhe qelizave të kuqe të gjakut.
Përfundim
Shumë baktere mund të ndryshojnë formën e glikolizës në faza të ndryshme të saj. Në këtë rast, është e mundur të zvogëlohet numri i tyre total ose të modifikohen këto faza si rezultat i veprimit të përbërjeve të ndryshme enzimatike. Disa nga anaerobet kanë aftësinë për të zbërthyer karbohidratet në mënyra të tjera. Shumica e termofilëve kanë vetëm dy enzima glikolitike, veçanërisht enolazën dhe piruvat kinazën.
Ne shikuam se si oksidohet glukoza në trup.
