In questo articolo, vedremo come si ossida il glucosio. I carboidrati sono composti del tipo poliidrossicarbonile, così come i loro derivati. Caratteristiche caratteristiche sono la presenza di gruppi aldeidici o chetonici e almeno due gruppi ossidrile.
Secondo la loro struttura, i carboidrati si dividono in monosaccaridi, polisaccaridi, oligosaccaridi.
Monosaccaridi
I monosaccaridi sono i carboidrati più semplici che non possono essere idrolizzati. A seconda del gruppo presente nella composizione - aldeide o chetone, vengono isolate le aldosi (tra cui galattosio, glucosio, ribosio) e le chetosi (ribulsio, fruttosio).
Oligosaccaridi
Gli oligosaccaridi sono carboidrati che hanno nella loro composizione da due a dieci residui di origine monosaccaridica, collegati da legami glicosidici. A seconda del numero di residui di monosaccaridi, si distinguono disaccaridi, trisaccaridi e così via. Cosa si forma quando il glucosio viene ossidato? Questo sarà discusso in seguito.
Polisaccaridi
Polisaccaridisono carboidrati che contengono più di dieci residui di monosaccaridi interconnessi da legami glicosidici. Se la composizione del polisaccaride contiene gli stessi residui di monosaccaride, viene chiamato omopolisaccaride (ad esempio amido). Se tali residui sono diversi, allora con un eteropolisaccaride (ad esempio eparina).
Qual è l'importanza dell'ossidazione del glucosio?
Funzioni dei carboidrati nel corpo umano
I carboidrati svolgono le seguenti funzioni principali:
- Energia. La funzione più importante dei carboidrati, poiché fungono da principale fonte di energia nel corpo. Come risultato della loro ossidazione, più della metà del fabbisogno energetico di una persona è soddisfatta. Come risultato dell'ossidazione di un grammo di carboidrati, vengono rilasciati 16,9 kJ.
- Riserva. Il glicogeno e l'amido sono una forma di immagazzinamento dei nutrienti.
- Strutturale. La cellulosa e alcuni altri composti polisaccaridi formano una solida struttura nelle piante. Inoltre, in combinazione con lipidi e proteine, sono un componente di tutte le biomembrane cellulari.
- Protettiva. Gli eteropolisaccaridi acidi svolgono il ruolo di lubrificante biologico. Rivestono le superfici delle articolazioni che si toccano e si sfregano l'una contro l' altra, le mucose del naso, il tubo digerente.
- Anticoagulante. Un carboidrato come l'eparina ha un'importante proprietà biologica, ovvero previene la coagulazione del sangue.
- I carboidrati sono una fonte di carbonio necessaria per la sintesi di proteine, lipidi e acidi nucleici.
Per il corpo, la principale fonte di carboidrati sono i carboidrati alimentari: saccarosio, amido, glucosio, lattosio). Il glucosio può essere sintetizzato nel corpo stesso da aminoacidi, glicerolo, lattato e piruvato (gluconeogenesi).
Glicolisi
La glicolisi è una delle tre possibili forme del processo di ossidazione del glucosio. In questo processo viene rilasciata energia, che viene successivamente immagazzinata in ATP e NADH. Una delle sue molecole si scompone in due molecole di piruvato.
Il processo di glicolisi avviene sotto l'azione di una varietà di sostanze enzimatiche, cioè catalizzatori di natura biologica. L'agente ossidante più importante è l'ossigeno, ma vale la pena notare che il processo di glicolisi può essere eseguito in assenza di ossigeno. Questo tipo di glicolisi è chiamato anaerobico.
La glicolisi di tipo anaerobico è un processo graduale di ossidazione del glucosio. Con questa glicolisi, l'ossidazione del glucosio non si verifica completamente. Pertanto, durante l'ossidazione del glucosio, si forma solo una molecola di piruvato. In termini di benefici energetici, la glicolisi anaerobica è meno benefica di quella aerobica. Tuttavia, se l'ossigeno entra nella cellula, la glicolisi anaerobica può essere convertita in aerobica, che è la completa ossidazione del glucosio.
Meccanismo di glicolisi
La glicolisi scompone il glucosio a sei atomi di carbonio in due molecole di piruvato a tre atomi di carbonio. L'intero processo è suddiviso in cinque fasi preparatorie e altre cinque, durante le quali viene immagazzinato l'ATPenergia.
Così, la glicolisi procede in due fasi, ciascuna delle quali è divisa in cinque fasi.
Fase 1 della reazione di ossidazione del glucosio
- Il primo stadio. Il primo passo è la fosforilazione del glucosio. L'attivazione del saccaride avviene per fosforilazione al sesto atomo di carbonio.
- Secondo stadio. Esiste un processo di isomerizzazione del glucosio-6-fosfato. In questa fase, il glucosio viene convertito in fruttosio-6-fosfato dalla fosfoglucoisomerasi catalitica.
- Terza fase. Fosforilazione del fruttosio-6-fosfato. In questa fase, la formazione di fruttosio-1,6-difosfato (chiamato anche aldolasi) avviene sotto l'influenza della fosfofruttochinasi-1. È coinvolto nell'accompagnare il gruppo fosforile dall'acido adenosina trifosforico alla molecola del fruttosio.
- Il quarto stadio. In questa fase si verifica la scissione dell'aldolasi. Di conseguenza, si formano due molecole di trioso fosfato, in particolare chetosi ed eldosi.
- Il quinto stadio. Isomerizzazione dei triosi fosfati. In questa fase, la gliceraldeide-3-fosfato viene inviata alle fasi successive della scomposizione del glucosio. In questo caso, si verifica la transizione del diidrossiacetone fosfato nella forma di gliceraldeide-3-fosfato. Questa transizione avviene sotto l'azione degli enzimi.
- Il sesto stadio. Il processo di ossidazione della gliceraldeide-3-fosfato. In questa fase, la molecola viene ossidata e quindi fosforilata a difosfoglicerato-1, 3.
- Settima fase. Questo passaggio prevede il trasferimento del gruppo fosfato dall'1,3-difosfoglicerato all'ADP. Il risultato finale di questo passaggio è il 3-fosfogliceratoe ATP.
Fase 2 - completa ossidazione del glucosio
- L'ottava fase. In questa fase viene eseguita la transizione dal 3-fosfoglicerato al 2-fosfoglicerato. Il processo di transizione viene effettuato sotto l'azione di un enzima come la fosfoglicerato mutasi. Questa reazione chimica di ossidazione del glucosio procede con la presenza obbligatoria di magnesio (Mg).
- Il nono stadio. In questa fase si verifica la disidratazione del 2-fosfoglicerato.
- Il decimo stadio. C'è un trasferimento di fosfati ottenuti come risultato dei passaggi precedenti in PEP e ADP. Il fosfoenulpirovato viene trasferito all'ADP. Tale reazione chimica è possibile in presenza di ioni magnesio (Mg) e potassio (K).
In condizioni aerobiche, l'intero processo arriva a CO2 e H2O. L'equazione per l'ossidazione del glucosio si presenta così:
S6N12O6+ 6O2 → 6CO2+ 6H2O + 2880 kJ/mol.
Quindi, non vi è accumulo di NADH nella cellula durante la formazione di lattato dal glucosio. Ciò significa che un tale processo è anaerobico e può procedere in assenza di ossigeno. È l'ossigeno che è l'ultimo accettore di elettroni che viene trasferito dal NADH alla catena respiratoria.
Nel processo di calcolo del bilancio energetico della reazione glicolitica, si deve tenere conto del fatto che ogni fase del secondo stadio viene ripetuta due volte. Da ciò possiamo concludere che due molecole di ATP vengono esaurite nel primo stadio e 4 molecole di ATP si formano durante il secondo stadio mediante fosforilazione.tipo di substrato. Ciò significa che come risultato dell'ossidazione di ciascuna molecola di glucosio, la cellula accumula due molecole di ATP.
Abbiamo esaminato l'ossidazione del glucosio da parte dell'ossigeno.
Via di ossidazione anaerobica del glucosio
L'ossidazione aerobica è un processo di ossidazione in cui viene rilasciata energia e che procede in presenza di ossigeno, che funge da accettore finale di idrogeno nella catena respiratoria. Il donatore di molecole di idrogeno è la forma ridotta di coenzimi (FADH2, NADH, NADPH), che si formano durante la reazione intermedia di ossidazione del substrato.
Il processo di ossidazione del glucosio di tipo dicotomico aerobico è la via principale del catabolismo del glucosio nel corpo umano. Questo tipo di glicolisi può essere effettuato in tutti i tessuti e gli organi del corpo umano. Il risultato di questa reazione è la scissione della molecola di glucosio in acqua e anidride carbonica. L'energia rilasciata verrà quindi immagazzinata in ATP. Questo processo può essere approssimativamente suddiviso in tre fasi:
- Il processo di conversione di una molecola di glucosio in una coppia di molecole di acido piruvico. La reazione avviene nel citoplasma cellulare ed è un percorso specifico per la scomposizione del glucosio.
- Il processo di formazione dell'acetil-CoA a seguito della decarbossilazione ossidativa dell'acido piruvico. Questa reazione avviene nei mitocondri cellulari.
- Il processo di ossidazione dell'acetil-CoA nel ciclo di Krebs. La reazione avviene nei mitocondri cellulari.
In ogni fase di questo processo,forme ridotte di coenzimi ossidati da complessi enzimatici della catena respiratoria. Di conseguenza, l'ATP si forma quando il glucosio viene ossidato.
Formazione di coenzimi
I coenzimi, che si formano al secondo e al terzo stadio della glicolisi aerobica, saranno ossidati direttamente nei mitocondri delle cellule. Parallelamente, l'NADH, che si è formato nel citoplasma cellulare durante la reazione del primo stadio della glicolisi aerobica, non ha la capacità di penetrare attraverso le membrane mitocondriali. L'idrogeno viene trasferito dal NADH citoplasmatico ai mitocondri cellulari tramite cicli navetta. Tra questi cicli si può distinguere il principale - malato-aspartato.
Quindi, con l'aiuto del NADH citoplasmatico, l'ossalacetato viene ridotto a malato, che, a sua volta, entra nei mitocondri cellulari e viene quindi ossidato per ridurre il NAD mitocondriale. L'ossalacetato ritorna nel citoplasma cellulare come aspartato.
Forme modificate di glicolisi
La glicolisi può inoltre essere accompagnata dal rilascio di 1, 3 e 2, 3-bifosfoglicerati. Allo stesso tempo, il 2,3-bifosfoglicerato sotto l'influenza di catalizzatori biologici può tornare al processo di glicolisi e quindi cambiare la sua forma in 3-fosfoglicerato. Questi enzimi svolgono una varietà di ruoli. Ad esempio, il 2,3-bifosfoglicerato, presente nell'emoglobina, favorisce il trasferimento di ossigeno ai tessuti, contribuendo nel contempo alla dissociazione e alla diminuzione dell'affinità dell'ossigeno e dei globuli rossi.
Conclusione
Molti batteri possono cambiare la forma della glicolisi nei suoi vari stadi. In questo caso è possibile ridurne il numero totale o modificare questi stadi per effetto dell'azione di vari composti enzimatici. Alcuni degli anaerobi hanno la capacità di decomporre i carboidrati in altri modi. La maggior parte dei termofili ha solo due enzimi glicolitici, in particolare enolasi e piruvato chinasi.
Abbiamo esaminato come il glucosio viene ossidato nel corpo.
