Cosa studia la biochimica? La glicolisi è un grave processo enzimatico di scomposizione del glucosio che si verifica nei tessuti animali e umani senza l'uso di ossigeno. È lui che è considerato dai biochimici un modo per ottenere acido lattico e molecole di ATP.
Definizione
Cos'è la glicolisi aerobica? La biochimica considera questo processo come l'unico processo caratteristico degli organismi viventi che fornisce energia.
È con l'aiuto di un tale processo che l'organismo degli animali e dell'uomo è in grado di svolgere determinate funzioni fisiologiche per un certo periodo di tempo in condizioni di ossigeno insufficiente.
Se il processo di scomposizione del glucosio viene eseguito con la partecipazione dell'ossigeno, si verifica la glicolisi aerobica.
Qual è la sua biochimica? La glicolisi è considerata il primo passo nel processo di ossidazione del glucosio in acqua e anidride carbonica.
Pagine della cronologia
Il termine "glicolisi" fu usato da Lépin alla fine del XIX secolo per indicare il processo di riduzione della glicemia che veniva rimossa dal sistema circolatorio. Alcuni microrganismi hanno processi di fermentazione simili alla glicolisi. Per talela trasformazione utilizza undici enzimi, la maggior parte dei quali sono isolati in una forma omogenea, altamente purificata o cristallina, le loro proprietà sono ben studiate. Questo processo avviene nello ialoplasma della cellula.
Specifiche del processo
Come procede la glicolisi? La biochimica è una scienza in cui questo processo è considerato una reazione a più stadi.
La prima reazione enzimatica della glicolisi, la fosforilazione, è associata al trasferimento dell'ortofosfato al glucosio da parte delle molecole di ATP. L'enzima esochinasi agisce come catalizzatore in questo processo.
La produzione di glucosio-6-fosfato in questo processo è spiegata dal rilascio di una notevole quantità di energia dal sistema, cioè avviene un processo chimico irreversibile.
Un enzima come l'esochinasi funge da catalizzatore per il processo di fosforilazione non solo del D-glucosio stesso, ma anche del D-mannosio, D-fruttosio. Oltre all'esochinasi, c'è un altro enzima nel fegato: la glucochinasi, che catalizza il processo di fosforilazione di un D-glucosio.
Secondo stadio
In che modo la biochimica moderna spiega la seconda fase di questo processo? La glicolisi in questa fase è la transizione del glucosio-6-fosfato sotto l'influenza dell'esoso fosfato isomerasi in una nuova sostanza: fruttosio-6-fosfato.
Il processo procede in due direzioni opposte, non richiede cofattori.
Terza fase
È associato alla fosforilazione del fruttosio-6-fosfato risultante con l'aiuto di molecole di ATP. L'acceleratore di questo processo è l'enzima fosfofruttochinasi. Reazioneè considerato irreversibile, si verifica in presenza di cationi magnesio, è considerato una fase a lento procedere di questa interazione. È lei che è la base per determinare il tasso di glicolisi.
La fosfofruttochinasi è uno dei rappresentanti degli enzimi allosterici. È inibito dalle molecole di ATP, stimolato da AMP e ADP. Nel caso del diabete, durante il digiuno, così come in molte altre condizioni in cui i grassi vengono consumati in grandi quantità, il contenuto di citrato nelle cellule dei tessuti aumenta più volte. In tali condizioni, vi è una significativa inibizione della vera e propria attività della fosfofruttochinasi da parte del citrato.
Se il rapporto tra ATP e ADP raggiunge valori significativi, la fosfofruttochinasi viene inibita, il che aiuta a rallentare la glicolisi.
Come puoi aumentare la glicolisi? La biochimica propone di ridurre il fattore di intensità per questo. Ad esempio, in un muscolo non funzionante, l'attività della fosfofruttochinasi è bassa, ma la concentrazione di ATP aumenta.
Quando il muscolo sta lavorando, c'è un uso significativo di ATP, che provoca un aumento del livello dell'enzima, provocando un'accelerazione del processo di glicolisi.
Quarto stadio
L'enzima aldolasi è il catalizzatore di questa parte della glicolisi. Grazie a lui avviene la scissione reversibile della sostanza in due fosfotriosi. A seconda del valore della temperatura, l'equilibrio viene stabilito a diversi livelli.
In che modo la biochimica spiega cosa sta succedendo? La glicolisi all'aumentare della temperatura procede nella direzione di una reazione diretta, il prodottoche è gliceraldeide-3-fosfato e diidrossiacetone fosfato.
Altre fasi
Il quinto stadio è il processo di isomerizzazione dei triosi fosfati. Il catalizzatore per il processo è l'enzima trioso fosfato isomerasi.
La sesta reazione in forma sommaria descrive la produzione di acido 1,3-difosforglicerico in presenza di NAD fosfato come accettore di idrogeno. È questo agente inorganico che rimuove l'idrogeno dalla gliceraldeide. Il legame risultante è fragile, ma è ricco di energia e, una volta scisso, si ottiene acido 1,3-difosfoglicerico.
Il settimo passaggio, catalizzato dalla fosfoglicerato chinasi, prevede il trasferimento di energia dal residuo fosfato all'ADP per formare acido 3-fosfoglicerico e ATP.
Nell'ottava reazione si verifica un trasferimento intramolecolare del gruppo fosfato, mentre si osserva la trasformazione dell'acido 3-fosfoglicerico in 2-fosfoglicerato. Il processo è reversibile, quindi per la sua implementazione vengono utilizzati cationi di magnesio.
L'acido 2,3-difosfoglicerico agisce come cofattore per l'enzima in questa fase.
La nona reazione prevede la transizione dell'acido 2-fosfoglicerico in fosfoenolpiruvato. L'enzima enolasi, che è attivato dai cationi di magnesio, agisce come un acceleratore di questo processo, e in questo caso il fluoruro agisce come un inibitore.
La decima reazione procede con la rottura del legame e il trasferimento dell'energia del residuo fosfato ad ADP dall'acido fosfoenolpiruvico.
L'undicesimo stadio è associato alla riduzione dell'acido piruvico, ottenendo acido lattico. Questa conversione richiede la partecipazione dell'enzima lattato deidrogenasi.
Come puoi scrivere la glicolisi in generale? Le reazioni, la cui biochimica è stata discussa sopra, si riducono all'ossidoriduzione glicolitica, accompagnata dalla formazione di molecole di ATP.
Valore di processo
Abbiamo esaminato come la biochimica descrive la glicolisi (reazioni). Il significato biologico di questo processo è di ottenere composti fosfatici con una grande riserva di energia. Se due molecole di ATP vengono esaurite nel primo stadio, lo stadio è associato alla formazione di quattro molecole di questo composto.
Qual è la sua biochimica? La glicolisi e la gluconeogenesi sono efficienti dal punto di vista energetico: 2 molecole di ATP rappresentano 1 molecola di glucosio. La variazione di energia durante la formazione di due molecole acide dal glucosio è di 210 kJ/mol. 126 kJ lascia sotto forma di calore, 84 kJ si accumula nei legami fosfato dell'ATP. Il legame terminale ha un valore energetico di 42 kJ/mol. La biochimica si occupa di calcoli simili. La glicolisi aerobica e anaerobica hanno un'efficienza di 0,4.
Fatti interessanti
A seguito di numerosi esperimenti, è stato possibile stabilire i valori esatti di ciascuna reazione di glicolisi che si verifica negli eritrociti umani intatti. Otto reazioni di glicolisi sono vicine all'equilibrio termodinamico, tre processi sono associati a una significativa diminuzione della quantità di energia libera e sono considerati irreversibili.
Cos'è la gluconeogenesi? La biochimica del processo consiste nella scomposizione dei carboidrati, che avviene inpiù fasi. Ogni passaggio è controllato da enzimi. Ad esempio, nei tessuti caratterizzati da metabolismo aerobico (tessuti del cuore, reni), è regolato dagli isoenzimi LDH1 e LDH2. Sono inibiti da piccole quantità di piruvato, per cui non è consentita la sintesi di acido lattico e si ottiene la completa ossidazione dell'acetil-CoA nel ciclo dell'acido tricarbossilico.
Cos' altro caratterizza la glicolisi anaerobica? La biochimica, ad esempio, prevede l'inclusione di altri carboidrati nel processo.
A seguito di studi di laboratorio, è stato riscontrato che circa l'80% del fruttosio che entra nel corpo umano con il cibo viene metabolizzato nel fegato. Qui avviene il processo della sua fosforilazione a fruttosio-6-fosfato, l'enzima esochinasi funge da catalizzatore per questo processo.
Questo processo è inibito dal glucosio. Il composto risultante viene convertito in glucosio attraverso diverse fasi, accompagnate dall'eliminazione dell'acido fosforico. Inoltre, sono possibili le sue successive trasformazioni in altri composti organici contenenti fosforo.
Sotto l'influenza dell'ATP e della fosfofruttochinasi, il fruttosio-6-fosfato sarà convertito in fruttosio-1,6-difosfato.
Quindi questa sostanza viene metabolizzata attraverso gli stadi caratteristici della glicolisi. I muscoli e il fegato hanno chetoesochinasi, che può accelerare il processo di fosforilazione del fruttosio nel suo composto contenente fosforo. Il processo non è bloccato dal glucosio e il fruttosio-1-fosfato risultante si decompone sotto l'influenza della chetosio-1-fosfato aldolasi in gliceraldeide e diidrossiacetone fosfato. D-gliceraldeide sottosotto l'influenza della triozochinasi, entra nella fosforilazione, alla fine vengono rilasciate molecole di ATP e si ottiene il diidrossiacetone fosfato.
Anomalie congenite
I biochimici sono stati in grado di identificare alcune anomalie congenite associate al metabolismo del fruttosio. Questo fenomeno (fruttosuria essenziale) è associato a una carenza biologica nel contenuto dell'enzima chetoesochinasi nel corpo, pertanto tutti i processi di scomposizione di questo carboidrato sono inibiti dal glucosio. La conseguenza di questa violazione è l'accumulo di fruttosio nel sangue. Per il fruttosio, la soglia renale è bassa, quindi la fruttosuria può essere rilevata a concentrazioni di carboidrati nel sangue intorno a 0,73 mmol/L.
Partecipazione alla biosintesi del galattosio
Il galattosio entra nel corpo con il cibo, che viene scomposto nel tratto digestivo in glucosio e galattosio. In primo luogo, questo carboidrato viene convertito in galattosio-1-fosfato, il processo è catalizzato dalla galattochinasi. Successivamente, il composto contenente fosforo viene convertito in glucosio-1-fosfato. In questa fase si formano anche uridina difosfogalattosio e UDP-glucosio. Le fasi successive del processo procedono secondo uno schema simile alla scomposizione del glucosio.
Oltre a questo percorso del metabolismo del galattosio, è possibile anche un secondo schema. In primo luogo, si forma anche il galattosio-1-fosfato, ma i passaggi successivi sono associati alla formazione di molecole di UTP e di glucosio-1-fosfato.
Tra le numerose condizioni patologiche associate al metabolismo dei carboidrati, la galattosemia occupa un posto speciale. Questo fenomeno è associato a una malattia ereditaria recessiva, conin cui il livello di zucchero nel sangue aumenta a causa del galattosio e raggiunge i 16,6 mmol/l. Allo stesso tempo, non vi è praticamente alcun cambiamento nel contenuto di glucosio nel sangue. Oltre al galattosio, in questi casi, nel sangue si accumula anche il galattosio-1-fosfato. I bambini con diagnosi di galattosemia hanno un ritardo mentale e hanno anche la cataratta.
Man mano che la crescita dei disturbi del metabolismo dei carboidrati diminuisce, il motivo è la rottura del galattosio lungo il secondo percorso. Grazie al fatto che i biochimici sono riusciti a scoprire l'essenza del processo in corso, è diventato possibile affrontare i problemi legati alla scomposizione incompleta del glucosio nel corpo.
