Popolna oksidacija glukoze. oksidacijska reakcija glukoze

Ta članek se bo osredotočil na kako oksidacijo glukoze. Ogljikovi hidrati so poligidroksikarbonilnogo Tip spojine in njihovi derivati. Značilnosti - prisotnost aldehidno ali ketonsko skupinami in vsaj dve hidroksilni skupini.

V svoji strukturi, so ogljikovi hidrati razdeljena na monosaharidi, polisaharidi, oligosaharidi.

monosaharidi

Monosaharidi so najenostavnejši ogljikovih hidratov, ki jih ni mogoče izpostavimo hidrolizi. Glede na to, katera skupina prisotna v sestavku - aldehid ali keton izoliramo aldozo (ti vključujejo galaktozo, glukozo, riboza) in ketoses (ribuloza, fruktoza).

oligosaharidi

Oligosaharidi so ogljikovi hidrati, ki so sestavljene iz dveh do desetih monosaharidi ostankov porekla pridružili glikozidno vezavo. Glede na število monosaharidnih ostankov razlikovati disaharide, trisaharidov, in tako naprej. Ki se tvori z oksidacijo glukoze? To bomo govorili kasneje.

polisaharidi

Polisaharidi so ogljikovi hidrati, ki vsebujejo več kot deset monosaharidnih enot spojeni z glikozidnimi vezmi. Če se sestava polisaharida, ki vsebuje iste monosaharidnih ostankov, se imenuje gomopolisaharidom (npr škrob). Če so ti ostanki drugačni - za heteropolysaccharide (kot je heparin).

Kako pomembna je oksidacija glukoze?

Naloge ogljikovih hidratov v človeškem telesu

Ogljikovi hidrati imajo naslednje glavne značilnosti:

1. Energija. Glavna naloga ogljikovih hidratov, saj so glavni vir energije v telesu. Kot posledica oksidacije zadovoljna več kot polovica energetskih potreb osebe. Oksidacija en gram ogljikovih hidratov sprosti 16,9 kJ.
2. Reserve. Glikogena in škrob sta oblika shranjevanja hranil.
3. Struktura. Celuloza in nekatere druge polisaharidne spojine tvorijo trajno skelet pri rastlinah. Prav tako je v kompleksu z lipidi in proteini, ki so del celičnih biomembran.
4. Zaščitna. Za kislinskih Heteropolisaharidi v vlogi biološkega maziva. Ti linijo površino sklepov, ki so v stiku drgnejo drug od drugega, nosne sluznice, prebavni trakt.
5. Antigoagulyantnaya. To ogljikovih hidratov je heparin, ima pomembne biološke lastnosti - namreč preprečuje strjevanje krvi.
6. Ogljikovi hidrati predstavljajo vir ogljika za sintezo proteinov, lipidov in nukleinskih kislin.

Za organizem so glavni vir ogljikovih hidratov, prehranskih ogljikovih hidratov - sladkorja, škroba, glukoze, laktoze). Glukoza se lahko sintetiziramo v telesu iz aminokislin, glicerol, laktat in piruvat (glukoneogenezo).

glikoliza

Glikoliza predstavlja eno od treh možnih oblik procesa oksidacije glukoze. V tem procesu energije dodelitev shrani nato ATP in NADH. Eden svoji molekuli razdeli na dve molekuli piruvata.

glikoliza postopek poteka pod vplivom različnih encimskih snovi, to katalizatorjev biološke narave. Najpomembnejša oksidant kisik, vendar je treba omeniti, da se je proces glikolize lahko izvedemo v odsotnosti kisika. Ta vrsta anaerobne glikolize se imenuje.

Glikoliza je anaerobni proces stopenjsko oksidacijo glukoze. S tem glikolize oksidacijo glukoze ni popolna. Tako je pri oksidaciji glukoze proizvaja le ena molekula piruvata. Z vidika energetske koristi anaerobna glikoliza je manj ugodna od aerobike. Vendar, če je celica gre kisik, lahko pride do konverzije v aerobnem anaerobne glikolize, ki je popolna oksidacija glukoze.

Mehanizem glikolize

V procesu glikolize da razpade glukozo šest-ogljik v dveh molekul tremi ogljikovimi piruvata. Celoten postopek je razdeljen na pet pripravljalnih faz pet, v katerem se energija shrani v ATP.

Tako glikoliza pojavlja v dveh fazah, od katerih je vsaka razdeljena na pet stopenj.

Korak №1 oksidacija glukoze

• Prva faza. V prvem koraku je fosforilacija glukoze. Aktivacija saharidno fosfolirirovaniya pojavi na šesti atom ogljika.
• V drugi fazi. Postopek za izomerizacijo glukoze-6-fosfata. V tej fazi se glukoza potegne v fruktozo-6-fosfat s katalitsko delovanjem phosphoglucoisomerase.
• Tretja faza. Fosforilacija fruktoze-6-fosfata. Na tej stopnji, tvorbo fruktoze 1,6-bisfosfata (imenovana tudi aldolaze) pod vplivom fofruktokinazo-1. Vključena je v spremljavi skupine fosforil od adenozin trifosfat na molekule fruktoze.
• Četrta faza. Na tej stopnji, je aldolaze dekolteju. Zaradi dveh trioza fosfat molekul in zlasti ketozo eldozy.
• Peta faza. Trioza fosfat izomerizacija. Na tej stopnji, pošiljanje gliceraldehid-3-fosfat v korakih glukoze za cepljenje. Ko se to zgodi prehod dihidroksiaceton fosfat v obliki gliceraldehidne-3-fosfat. Ta prehod se izvede z delovanjem encimov.
• Šesta etapa. Oksidacija gliceraldehidne-3-fosfat. Na tej stopnji, oksidacijo molekule in njeno naknadno fosforilacija 1,3-diphosphoglycerate.
• Sedma etapa. Ta faza vključuje prenos fosfatne skupine v 1,3-diphosphoglycerate do ADP. Končni rezultat tega koraka tvorjen 3-fosfoglicerat in ATP.

Faza №2 - popolna oksidacija glukoze

• Osma etapa. Na tej stopnji, v prehodnem 3-fosfoglicerat 2-fosfoglicerat. Tranzicijski proces poteka pod delovanjem encima, kot fosfoglicerat mutazo. Ta reakcija oksidacije glukoze kemije poteka z obveznim prisotnosti magnezija (Mg).
• Deveta etapa. Na tej stopnji je dehidracija 2-fosfoglicerat.
• Deseta etapa. Po prenosu fosfata iz predhodne faze, ki izhajajo iz PEP in ADP. Izvajajo s prenosom na ADP fosfoenulpirovata. Takšna kemijska reakcija je možno v prisotnosti magnezijevih ionov (mg) in kalija (K).

Ob aerobnih pogojih, pri čemer postopek pride do CO ₂ in H ₂ O. Enačba oksidacije glukoze, kot sledi:

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6SO 6D ₂ → ₂ + 6H ₂ O + 2880 kJ / mol.

Tako je akumulacija celica NADH pojavi pri tvorbi laktata iz glukoze. To pomeni, da je takšen postopek anaerobna, in lahko nadaljuje v odsotnosti kisika. Ta kisik - končni prejemnik elektronov, ki se prenašajo NADH v dihalnem verigi.

V postopku izračuna energetske bilance v glikoliticna reakcij je treba razumeti tako, da je vsaka faza drugem koraku dvakrat ponovili. Iz tega lahko sklepamo, da je v prvem koraku preživel dve ATP molekul in med tokom druge faze, 4 ATP fosforilacija molekule substrata po vrsti. To pomeni, da zaradi oksidacije vsako molekulo glukoze celice kopičijo dveh molekul ATP.

Pregledali smo oksidacijo glukoze s kisikom.

Anaerobni pot oksidacije glukoze

Aerobna oksidacija imenujemo proces oksidacije, pri kateri pride do izbire energije in ki se pojavlja v prisotnosti kisika, je štrleči konec akceptor vodika v dihalni verigi. Donor vodika molekule štrli reducirana oblika koencimov (FADN2, NADH, NADPH), ki sta tvorjena z reakcijo oksidacije vmesnega substrata.

Proces aerobno oksidacijo glukoze dihotomnem tipa je glavni način glukoze katabolizma pri ljudeh. Ta vrsta glikoliza se lahko izvede v vseh tkivih in organih človeškega telesa. Rezultat te reakcije je cepitev molekule glukoze v vodo in ogljikov dioksid. Energija sprosti v tem primeru se bo nabralo v ATP. Ta proces lahko razdelimo na tri faze:

1. Postopek pretvorbe molekul glukoze v par molekul piruvične kisline. Reakcija poteka v celični citoplazmi in je poseben način razgradnja glukoze.
2. Proces tvorbe acetil-CoA v oksidacijski dekarboksilacijo piruvične kisline. Ta reakcija poteka v mitohondrijih celic.
3. Oksidacija acetil-CoA v ciklu Krebs. Reakcija poteka v mitohondrijih celic.

Na vsaki stopnji tega procesa proizvaja znižanih oblike koencimov, z oksidacijo encimskih komplekse dihalne verige. To povzroči ATP z oksidacijo glukoze.

Izobraževanje koencimi

Koencimi ki se oblikujejo na drugem in tretjem koraku aerobne glikolize, se oksidira direktno v mitohondrijih celic. Vzporedno s tem, NADH, ki je bila oblikovana v citoplazmi celic med reakcijo v prvi fazi aerobne glikolize, nima sposobnost, da prodre skozi mitohondrijske membrane. Vodik se prenese iz NADH na celično citoplazemske mitohondrije z izmeničnih ciklov. Med temi ciklov mogoče razlikovati glavno - malata-aspartat.

Nato s pomočjo citoplazemsko NADH pojavi pri obnovitvi oksaloacetat malat, ki v zameno vstopa v celične mitohondrije in nato oksidirani z redukcijo mitohondrijske NAD. Oksaloacetat vrne v citoplazmo v obliki aspartat.

Mutirane oblike glikolize

Napredek glikolize lahko nadalje spremlja sproščanje 1,3 in 2,3-bifosfoglitseratov. Tako se 2,3-bifosfoglitserat pod vplivom biološke katalizatorja lahko recikliramo v proces glikolize in nato spremeni svojo obliko v 3-fosfoglicerat. Ti encimi igrajo različne vloge. Na primer, 2,3-bifosfoglitserat nahaja v hemoglobina, spodbuja prehod kisika v tkiva, s čimer prispevajo k zmanjšanju in disociacija kisika afiniteto in eritrocite.

zaključek

Mnoge bakterije lahko spremeni potek obliki glikoliza na različnih stopnjah. Možno je, da se zmanjša njihova skupna količina ali spremembo teh faz z vplivom različnih encimov spojin. Nekatere anaerobne bakterije imajo sposobnost, da druge metode ogljikovi hidrati razkroja. Večina thermophiles ima le dva od glikolize encima, zlasti enolazni in piruvat kinaze.

Ogledali smo si, kako poteka oksidacijo glukoze v telesu.