Çfarë studion biokimia? Glikoliza është një proces serioz enzimatik i zbërthimit të glukozës që ndodh në indet e kafshëve dhe njerëzve pa përdorimin e oksigjenit. Është ai që konsiderohet nga biokimistët si një mënyrë për të marrë molekulat e acidit laktik dhe ATP.
Përkufizim
Çfarë është glikoliza aerobike? Biokimia e konsideron këtë proces si të vetmin proces karakteristik të organizmave të gjallë që furnizon energji.
Me ndihmën e një procesi të tillë organizmi i kafshëve dhe i njeriut është në gjendje të kryejë funksione të caktuara fiziologjike për një periudhë të caktuar kohore në kushtet e oksigjenit të pamjaftueshëm.
Nëse procesi i zbërthimit të glukozës kryhet me pjesëmarrjen e oksigjenit, ndodh glikoliza aerobike.
Cila është biokimia e saj? Glikoliza konsiderohet si hapi i parë në procesin e oksidimit të glukozës në ujë dhe dioksid karboni.
Faqet e historisë
Termi "glikolizë" u përdor nga Lépin në fund të shekullit të nëntëmbëdhjetë për procesin e reduktimit të glukozës në gjak që hiqej nga sistemi i qarkullimit të gjakut. Disa mikroorganizma kanë procese fermentimi që janë të ngjashme me glikolizën. Për të tillëtransformimi përdor njëmbëdhjetë enzima, shumica e të cilave janë të izoluara në një formë homogjene, shumë të pastruar ose kristalore, vetitë e tyre janë studiuar mirë. Ky proces zhvillohet në hialoplazmën e qelizës.
Specifikat e procesit
Si vazhdon glikoliza? Biokimia është një shkencë në të cilën ky proces konsiderohet si një reagim me shumë faza.
Reaksioni i parë enzimatik i glikolizës, fosforilimi, shoqërohet me transferimin e ortofosfatit në glukozë nga molekulat ATP. Enzima heksokinaza vepron si katalizator në këtë proces.
Prodhimi i glukoz-6-fosfatit në këtë proces shpjegohet me çlirimin e një sasie të konsiderueshme energjie të sistemit, domethënë ndodh një proces kimik i pakthyeshëm.
Një enzimë e tillë si heksokinaza vepron si një katalizator për procesin e fosforilimit jo vetëm të vetë D-glukozës, por edhe të D-manozës, D-fruktozës. Përveç heksokinazës, në mëlçi ekziston edhe një enzimë tjetër - glukokinaza, e cila katalizon procesin e fosforilimit të njërës D-glukozë.
Faza e dytë
Si e shpjegon biokimia moderne fazën e dytë të këtij procesi? Glikoliza në këtë fazë është kalimi i glukozës-6-fosfatit nën ndikimin e izomerazës heksose fosfat në një substancë të re - fruktoza-6-fosfat.
Procesi vazhdon në dy drejtime të kundërta, nuk kërkon kofaktorë.
Faza e tretë
Ajo është e lidhur me fosforilimin e fruktozës-6-fosfatit që rezulton me ndihmën e molekulave të ATP. Përshpejtuesi i këtij procesi është enzima fosfofruktokinazë. Reagimikonsiderohet i pakthyeshëm, ndodh në prani të kationeve të magnezit, konsiderohet një fazë e ngad altë e këtij ndërveprimi. Është ajo që është baza për përcaktimin e shkallës së glikolizës.
Fosfofruktokinaza është një nga përfaqësuesit e enzimave alosterike. Ai frenohet nga molekulat ATP, të stimuluara nga AMP dhe ADP. Në rastin e diabetit, gjatë agjërimit, si dhe në shumë kushte të tjera në të cilat yndyrat konsumohen në sasi të mëdha, përmbajtja e citrateve në qelizat e indeve rritet disa herë. Në kushte të tilla, ka një frenim të konsiderueshëm të aktivitetit të plotë të fosfofruktokinazës nga citrati.
Nëse raporti i ATP me ADP arrin vlera të konsiderueshme, fosfofruktokinaza frenohet, e cila ndihmon në ngadalësimin e glikolizës.
Si mund ta rrisni glikolizën? Biokimia propozon të zvogëlohet faktori i intensitetit për këtë. Për shembull, në një muskul që nuk funksionon, aktiviteti i fosfofruktokinazës është i ulët, por përqendrimi i ATP rritet.
Kur muskuli është duke punuar, ka një përdorim të konsiderueshëm të ATP, i cili shkakton një rritje të nivelit të enzimës, duke shkaktuar një përshpejtim të procesit të glikolizës.
Faza e katërt
Enzima aldolaza është katalizatori për këtë pjesë të glikolizës. Falë tij, ndodh ndarja e kthyeshme e substancës në dy fosfotrioza. Në varësi të vlerës së temperaturës, ekuilibri vendoset në nivele të ndryshme.
Si e shpjegon biokimia se çfarë po ndodh? Glikoliza me rritjen e temperaturës vazhdon në drejtim të një reaksioni të drejtpërdrejtë, produktitqë është gliceraldehid-3-fosfat dhe dihidroksiaceton fosfat.
Faza të tjera
Faza e pestë është procesi i izomerizimit të triozofosfateve. Katalizatori për procesin është enzima triozofosfat izomerazë.
Reaksioni i gjashtë në formë përmbledhëse përshkruan prodhimin e acidit 1,3-difosforglicerik në prani të fosfatit NAD si një pranues hidrogjeni. Është ky agjent inorganik që largon hidrogjenin nga gliceraldehidi. Lidhja që rezulton është e brishtë, por është e pasur me energji dhe kur çahet, përftohet acidi 1, 3-difosfoglicerik.
Hapi i shtatë, i katalizuar nga fosfoglicerat kinaza, përfshin transferimin e energjisë nga mbetjet e fosfatit në ADP për të formuar acidin 3-fosfoglicerik dhe ATP.
Në reaksionin e tetë, ndodh një transferim intramolekular i grupit fosfat, ndërsa vërehet shndërrimi i acidit 3-fosfoglicerik në 2-fosfoglicerat. Procesi është i kthyeshëm, prandaj për zbatimin e tij përdoren kationet e magnezit.
Acidi 2,3-difosfoglicerik vepron si një kofaktor për enzimën në këtë fazë.
Reaksioni i nëntë përfshin kalimin e acidit 2-fosfoglicerik në fosfoenolpiruvat. Enzima enolazë, e cila aktivizohet nga kationet e magnezit, vepron si një përshpejtues i këtij procesi, dhe fluori vepron si një frenues në këtë rast.
Reaksioni i dhjetë vazhdon me thyerjen e lidhjes dhe transferimin e energjisë së mbetjes së fosfatit në ADP nga acidi fosfoenolpiruvik.
Faza e njëmbëdhjetë shoqërohet me reduktimin e acidit piruvik, duke marrë acid laktik. Ky konvertim kërkon pjesëmarrjen e enzimës laktat dehidrogjenazë.
Si mund ta shkruani glikolizën në një mënyrë të përgjithshme? Reaksionet, biokimia e të cilave u diskutua më sipër, reduktohen në oksidoreduksion glikolitik, i shoqëruar me formimin e molekulave të ATP.
Vlera e procesit
Ne shikuam se si biokimia përshkruan glikolizën (reaksionet). Rëndësia biologjike e këtij procesi është të përftohen komponime fosfate me një rezervë të madhe energjie. Nëse në fazën e parë shpenzohen dy molekula ATP, atëherë faza lidhet me formimin e katër molekulave të këtij komponimi.
Cila është biokimia e saj? Glikoliza dhe glukoneogjeneza janë efikase për energji: 2 molekula ATP përbëjnë 1 molekulë glukoze. Ndryshimi i energjisë gjatë formimit të dy molekulave të acidit nga glukoza është 210 kJ/mol. 126 kJ largohet në formën e nxehtësisë, 84 kJ grumbullohet në lidhjet fosfatike të ATP. Lidhja terminale ka një vlerë energjie prej 42 kJ/mol. Biokimia merret me llogaritje të ngjashme. Glikoliza aerobike dhe anaerobe kanë një efikasitet prej 0,4.
Fakte interesante
Si rezultat i eksperimenteve të shumta, u arrit të përcaktoheshin vlerat e sakta të çdo reaksioni të glikolizës që ndodh në eritrocitet e njeriut të paprekur. Tetë reaksione të glikolizës janë afër ekuilibrit termodinamik, tre procese shoqërohen me një ulje të konsiderueshme të sasisë së energjisë së lirë dhe konsiderohen të pakthyeshme.
Çfarë është glukoneogjeneza? Biokimia e procesit konsiston në zbërthimin e karbohidrateve, që ndodh nëdisa faza. Çdo hap kontrollohet nga enzimat. Për shembull, në indet që karakterizohen nga metabolizmi aerobik (indet e zemrës, veshkat), ai rregullohet nga izoenzimat LDH1 dhe LDH2. Ato frenohen nga sasi të vogla të piruvatit, për pasojë nuk lejohet sinteza e acidit laktik dhe arrihet oksidimi i plotë i acetil-CoA në ciklin e acidit trikarboksilik.
Çfarë tjetër e karakterizon glikolizën anaerobe? Biokimia, për shembull, përfshin përfshirjen e karbohidrateve të tjera në proces.
Si rezultat i studimeve laboratorike, u zbulua se rreth 80% e fruktozës që hyn në trupin e njeriut me ushqim metabolizohet në mëlçi. Këtu zhvillohet procesi i fosforilimit të tij në fruktozë-6-fosfat, enzima heksokinaza vepron si katalizator për këtë proces.
Ky proces frenohet nga glukoza. Përbërja që rezulton konvertohet në glukozë në disa faza, të shoqëruara me eliminimin e acidit fosforik. Përveç kësaj, transformimet e tij të mëvonshme në përbërje të tjera organike që përmbajnë fosfor janë të mundshme.
Nën ndikimin e ATP dhe fosfofruktokinazës, fruktoza-6-fosfati do të shndërrohet në fruktozë-1,6-difosfat.
Më pas kjo substancë metabolizohet përmes fazave karakteristike të glikolizës. Muskujt dhe mëlçia kanë ketoheksokinazë, e cila mund të përshpejtojë procesin e fosforilimit të fruktozës në përbërjen e saj që përmban fosfor. Procesi nuk bllokohet nga glukoza dhe fruktoza-1-fosfati që rezulton dekompozohet nën ndikimin e ketoza-1-fosfat aldolazës në gliceraldehid dhe fosfat dihidroksiaceton. D-gliceraldehidi nënnën ndikimin e triozokinazës hyn në fosforilim, në fund lirohen molekulat e ATP dhe fitohet fosfati dihidroksiaceton.
Anomali kongjenitale
Biokimistët kanë qenë në gjendje të identifikojnë disa anomali kongjenitale të lidhura me metabolizmin e fruktozës. Ky fenomen (fruktosuria esenciale) shoqërohet me një mungesë biologjike në përmbajtjen e enzimës ketoheksokinazë në trup, prandaj, të gjitha proceset e zbërthimit të këtij karbohidrati pengohen nga glukoza. Pasoja e kësaj shkeljeje është akumulimi i fruktozës në gjak. Për fruktozën, pragu i veshkave është i ulët, kështu që fruktozuria mund të zbulohet në përqendrime të karbohidrateve në gjak rreth 0,73 mmol/L.
Pjesëmarrja në biosintezën e galaktozës
Galaktoza hyn në trup me ushqim, e cila zbërthehet në traktin tretës në glukozë dhe galaktozë. Së pari, ky karbohidrat shndërrohet në galaktozë-1-fosfat, procesi katalizohet nga galaktokinaza. Më pas, përbërja që përmban fosfor shndërrohet në glukozë-1-fosfat. Në këtë fazë, formohen gjithashtu difosfogalaktoza uridine dhe UDP-glukoza. Fazat pasuese të procesit vazhdojnë sipas një skeme të ngjashme me zbërthimin e glukozës.
Përveç kësaj rruge të metabolizmit të galaktozës, është e mundur edhe një skemë e dytë. Së pari, formohet edhe galaktoza-1-fosfati, por hapat e mëvonshëm shoqërohen me formimin e molekulave UTP dhe glukozës-1-fosfatit.
Ndër gjendjet e shumta patologjike që lidhen me metabolizmin e karbohidrateve, galaktozemia zë një vend të veçantë. Ky fenomen shoqërohet me një sëmundje të trashëguar recesive, menë të cilin niveli i sheqerit në gjak rritet për shkak të galaktozës dhe arrin 16.6 mmol/l. Në të njëjtën kohë, praktikisht nuk ka asnjë ndryshim në përmbajtjen e glukozës në gjak. Përveç galaktozës, në raste të tilla, në gjak grumbullohet edhe galaktoza-1-fosfati. Fëmijët e diagnostikuar me galaktozemi kanë prapambetje mendore dhe gjithashtu kanë katarakte.
Me uljen e rritjes së çrregullimeve të metabolizmit të karbohidrateve, arsyeja është shpërbërja e galaktozës përgjatë rrugës së dytë. Falë faktit që biokimistët arritën të zbulonin thelbin e procesit në vazhdim, u bë e mundur të merren me problemet që lidhen me zbërthimin jo të plotë të glukozës në trup.
