Πλήρης οξείδωση της γλυκόζης. αντίδραση γλυκόζης οξείδωσης

Αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε πώς την οξείδωση της γλυκόζης. Οι υδατάνθρακες είναι poligidroksikarbonilnogo ενώσεις τύπου, και παράγωγα αυτών. Τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα - η παρουσία αλδεϋδης ή κετόνης ομάδες και τουλάχιστον δύο ομάδες υδροξυλίου.

Στη δομή του, οι υδατάνθρακες χωρίζονται σε μονοσακχαρίτες, πολυσακχαρίτες, ολιγοσακχαρίτες.

μονοσακχαρίτες

Μονοσακχαρίτες είναι τα απλούστερα υδατάνθρακες, η οποία δεν μπορεί να υποβληθεί σε υδρόλυση. Ανάλογα με το ποια ομάδα είναι παρούσα στη σύνθεση - η αλδεΰδη ή κετόνη απομονώνεται αλδόζης (σε αυτά περιλαμβάνονται γαλακτόζη, γλυκόζη, ριβόζη) και κετόζες (ριβουλόζη, φρουκτόζη).

ολιγοσακχαρίτες

Οι ολιγοσακχαρίτες είναι υδατάνθρακες που αποτελούνται από δύο έως δέκα υπολείμματα μονοσακχαρίτη προέλευσης ενώνονται με γλυκοσιδικούς δεσμούς. Ανάλογα με τον αριθμό των μονοσακχαρίτη υπολείμματα διάκριση δισακχαρίτες, τρισακχαρίτες, και ούτω καθεξής. Αυτό σχηματίζεται από την οξείδωση της γλυκόζης; Αυτό θα συζητηθεί αργότερα.

πολυσακχαρίτες

Πολυσακχαρίτες είναι υδατάνθρακες οι οποίοι περιέχουν περισσότερα από δέκα μονάδες μονοσακχαρίτη συνδέονται μεταξύ τους με γλυκοσιδικούς δεσμούς. Εάν η σύνθεση του πολυσακχαρίτη που περιέχει τα ίδια μονοσακχαρίτη υπολείμματα, αυτό ονομάζεται gomopolisaharidom (π.χ., άμυλο). Εάν αυτά τα υπολείμματα είναι διαφορετικά - ο ετεροπολυσακχαρίτης (όπως ηπαρίνη).

Πόσο σημαντική είναι η οξείδωση της γλυκόζης;

Οι λειτουργίες των υδατανθράκων στο ανθρώπινο σώμα

Οι υδατάνθρακες έχουν τα ακόλουθα βασικά χαρακτηριστικά:

1. Ενέργεια. Η κύρια λειτουργία των υδατανθράκων, όπως είναι η κύρια πηγή της ενέργειας στο σώμα. Ως αποτέλεσμα της οξείδωσης ικανοποίησε περισσότερο από το ήμισυ των ενεργειακών αναγκών του ατόμου. Η οξείδωση του ενός γραμμαρίου υδατανθράκων απελευθερώνονται 16,9 kJ.
2. Reserve. Γλυκογόνου και αμύλου είναι μορφή αποθήκευσης των θρεπτικών ουσιών.
3. Δομή. Κυτταρίνη και μερικές άλλες ενώσεις πολυσακχαρίτης σχηματίζουν ανθεκτικό σκελετό σε φυτά. Μπορούν επίσης, σε ένα συγκρότημα με λιπίδια και πρωτεΐνες που αποτελούν μέρος του κυττάρου βιομεμβρανών.
4. Προστατευτική. Για όξινες ετεροπολυσακχαρίτες στο ρόλο του βιολογικού λιπαντικού. Μπορούν γραμμή την επιφάνεια των αρθρώσεων, οι οποίες βρίσκονται σε επαφή και τρίψτε ένας εναντίον του άλλου, ρινικό βλεννογόνο, πεπτικής οδού.
5. Antigoagulyantnaya. Αυτό υδατάνθρακα είναι η ηπαρίνη, έχει σημαντικές βιολογικές ιδιότητες - δηλαδή, εμποδίζει την πήξη του αίματος.
6. Υδατάνθρακες αντιπροσωπεύουν μια πηγή άνθρακα για τη σύνθεση των πρωτεϊνών, λιπιδίων και νουκλεϊκών οξέων.

Για οργανισμό είναι η κύρια πηγή των υδατανθράκων, διαιτητικών υδατανθράκων - ζάχαρη, άμυλο, γλυκόζη, λακτόζη). Γλυκόζη μπορεί να συντεθεί στο σώμα από τα αμινοξέα, γλυκερόλη, γαλακτικό και πυροσταφυλικό (γλυκονεογένεση).

γλυκόλυση

Η γλυκόλυση αντιπροσωπεύει μία από τις τρεις πιθανές μορφές της διαδικασίας οξείδωσης της γλυκόζης. Σε αυτή τη διαδικασία της ενεργειακής κατανομής αποθηκεύονται από συνέχεια ΑΤΡ και NADH. Ένα από μόριό του χωρίζεται σε δύο μόρια πυρουβικού.

διαδικασία γλυκόλυση λαμβάνει χώρα υπό την επίδραση των διαφόρων ενζυματικών παραγόντων, δηλ καταλύτες βιολογική φύση. Το πιο σημαντικό οξειδωτικό είναι οξυγόνο, αλλά αξίζει να σημειωθεί ότι η διαδικασία της γλυκόλυσης μπορεί να πραγματοποιηθεί με την απουσία οξυγόνου. Αυτός ο τύπος αναερόβια γλυκόλυση ονομάζεται.

Η γλυκόλυση είναι ένα αναερόβιο διαδικασία κατά βήματα οξείδωση της γλυκόζης. Με αυτή την οξείδωση της γλυκόζης γλυκόλυση δεν είναι πλήρης. Έτσι, στην οξείδωση της γλυκόζης που παράγεται μόνο ένα μόριο πυροσταφυλικού. Από την άποψη της ενεργειακής οφέλη αναερόβια γλυκόλυση είναι λιγότερο ευνοϊκή από την αερόβια. Ωστόσο, εάν το κύτταρο πηγαίνει οξυγόνου, η μετατροπή μπορεί να λάβει χώρα στην αερόβια αναερόβια γλυκόλυση, η οποία είναι η πλήρης οξείδωση της γλυκόζης.

Ο μηχανισμός της γλυκόλυσης

Κατά τη διαδικασία της γλυκόλυσης διασπάται γλυκόζης με έξι άτομα άνθρακα σε δύο μόρια τρεις-άνθρακα του πυροσταφυλικού. Η όλη διαδικασία χωρίζεται σε πέντε προπαρασκευαστικά στάδια και πέντε, κατά την οποία αποθηκεύεται ενέργεια σε ΑΤΡ.

Έτσι, γλυκόλυση λαμβάνει χώρα σε δύο στάδια, καθένα από τα οποία διαιρείται σε πέντε στάδια.

Βήμα №1 οξείδωση της γλυκόζης

• Πρώτο στάδιο. Στο πρώτο βήμα είναι η φωσφορυλίωση της γλυκόζης. Η ενεργοποίηση του σακχαρίτη fosfolirirovaniya λαμβάνει χώρα από τον έκτο άτομο άνθρακα.
• Το δεύτερο στάδιο. Μία διεργασία ισομερισμού της γλυκόζης-6-φωσφορικής. Σε αυτό το στάδιο, η γλυκόζη αντλείται εντός φρουκτόζη-6-φωσφορική με την καταλυτική δράση της φωσφογλυκοϊσομεράση.
• Το τρίτο στάδιο. Η φωσφορυλίωση της φρουκτόζης-6-φωσφορικής. Σε αυτό το στάδιο, ο σχηματισμός της 1,6-διφωσφορικής φρουκτόζης (ονομάζεται επίσης αλδολάσης) υπό την επίδραση της φωσφοφρουκτοκινάση-1. Ασχολείται με τη συνοδεία μιας φωσφορικής ομάδας από την τριφωσφορική αδενοσίνη σε ένα μόριο φρουκτόζης.
• Το τέταρτο στάδιο. Σε αυτό το στάδιο, τη διάσπαση αλδολάση. Ως αποτέλεσμα δύο τριόζης μόρια φωσφορικού, και ιδίως eldozy κετόζη.
• Το πέμπτο στάδιο. Τριόζης ισομερισμού φωσφορικό. Σε αυτό το στάδιο, η αποστολή γλυκεραλδεΰδης-3-φωσφορικής στα βήματα της γλυκόζης σχισίματος. Όταν αυτή η μετάβαση συμβαίνει φωσφορικό διυδροξυακετόνη με τη μορφή γλυκεραλδεΰδης-3-φωσφορικής. Αυτή η μετάβαση επιτυγχάνεται με τη δράση των ενζύμων.
• Το έκτο στάδιο. Η οξείδωση της γλυκεραλδεΰδης-3-φωσφορικής. Σε αυτό το στάδιο, η οξείδωση του μορίου και την επακόλουθη φωσφορυλίωση της σε 1,3-διφωσφογλυκερικού.
• Το έβδομο στάδιο. Αυτό το στάδιο περιλαμβάνει τη μεταφορά της φωσφορικής ομάδας 1,3-διφωσφογλυκερικό στην ADP. Το τελικό αποτέλεσμα αυτού του σταδίου σχηματίζεται το 3-φωσφογλυκερική και ΑΤΡ.

Στάδιο №2 - πλήρης οξείδωση της γλυκόζης

• Η όγδοη στάδιο. Σε αυτό το στάδιο, η μετάβαση 3-φωσφογλυκερική 2-φωσφογλυκερικό. Η διαδικασία μετάβασης εκτελείται υπό την δράση ενός ενζύμου, όπως φωσφογλυκερική μουτάση. Αυτή η αντίδραση οξείδωσης της γλυκόζης χημεία προχωράει με την υποχρεωτική παρουσία του μαγνησίου (Mg).
• Η ένατη στάδιο. Σε αυτό το στάδιο, η αφυδάτωση 2-φωσφογλυκερικό.
• Η δέκατη στάδιο. Κατά τη μεταβίβαση των φωσφορικών που προέρχονται από τις προηγούμενες φάσεις που ρέει στο PEP και ADP. Υλοποιήθηκε με μεταφορά σε ADP fosfoenulpirovata. Μία τέτοια χημική αντίδραση είναι δυνατόν με την παρουσία ιόντων μαγνησίου (Mg) και κάλιο (Κ).

Υπό αερόβιες συνθήκες, η διαδικασία έρχεται σε _CO2 και _Η2Ο Η εξίσωση της οξείδωσης της γλυκόζης ως εξής:

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

Έτσι, η συσσώρευση των κυττάρων του NADH συμβαίνει στον σχηματισμό γαλακτικού από γλυκόζη. Αυτό σημαίνει ότι μια τέτοια διαδικασία είναι ένα αναερόβιο, και μπορεί να προχωρήσει υπό την απουσία οξυγόνου. Αυτό το οξυγόνο - τελικό αποδέκτη ηλεκτρονίων, οι οποίες μεταδίδονται NADH στην αναπνευστική αλυσίδα.

Κατά τη διαδικασία υπολογισμού της ενεργειακής ισορροπίας των γλυκολυτικών αντιδράσεων πρέπει να γίνει κατανοητό ότι κάθε στάδιο του δεύτερου σταδίου επαναλαμβάνεται δύο φορές. Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε ότι εις την πρώτη βαθμίδα δύο ΑΤΡ μόρια δαπανάται, και κατά τη διάρκεια της ροής του δεύτερου σταδίου, ένα 4 ΑΤΡ-φωσφορυλίωση ενός μορίου υποστρώματος ανά τύπο. Αυτό σημαίνει ότι, ως αποτέλεσμα της οξείδωσης του κάθε μορίου της γλυκόζης κυττάρων συσσωρεύονται δύο ΑΤΡ μόρια.

Εξετάσαμε την οξείδωση της γλυκόζης από το οξυγόνο.

Αναερόβια μονοπάτι της οξείδωσης της γλυκόζης

Αερόβια οξείδωση ονομάζεται διαδικασία οξείδωσης κατά την οποία λαμβάνει χώρα επιλογή ενέργειας και ότι λαμβάνει χώρα υπό την παρουσία οξυγόνου, το προεξέχον άκρο δέκτη υδρογόνου στην αναπνευστική αλυσίδα. Υδρογόνο δότη μόρια προεξέχει ανηγμένη μορφή συνένζυμα (FADN2, NADH, NADPH) τα οποία σχηματίζονται από την αντίδραση του ενδιάμεσου οξείδωσης υπόστρωμα.

Η διαδικασία της αερόβιας οξείδωσης της γλυκόζης διχοτομική τύπου είναι ο κύριος τρόπος της καταβολισμού της γλυκόζης σε ανθρώπους. Αυτό το είδος της γλυκόλυσης μπορεί να εκτελεστεί σε όλους τους ιστούς και όργανα του ανθρώπινου σώματος. Το αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης είναι η διάσπαση ενός μορίου γλυκόζης σε νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να συγκεντρωθεί από την ATP. Αυτή η διαδικασία μπορεί να χωριστεί σε τρία στάδια:

1. Η διαδικασία της μετατροπής των μορίων γλυκόζης σε ένα ζεύγος μορίων του πυροσταφυλικού οξέως. Η αντίδραση λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου και είναι ένα ειδικό τρόπο, η αποσύνθεση της γλυκόζης.
2. Η διαδικασία του σχηματισμού του ακετυλ-ΟοΑ στην οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση του πυροσταφυλικού οξέος. Αυτή η αντίδραση λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια των κυττάρων.
3. Η οξείδωση της ακετυλο-ΟοΑ στον κύκλο του Krebs. Η αντίδραση λαμβάνει χώρα στις κυτταρικές μιτοχόνδρια.

Σε κάθε στάδιο της διαδικασίας αυτής παράγει τις μειωμένες μορφές των συνενζύμων, με οξείδωση σύμπλοκα ενζύμου της αναπνευστικής αλυσίδας. Αυτό παράγει ΑΤΡ από την οξείδωση της γλυκόζης.

Εκπαίδευση συνένζυμα

Συνένζυμα που σχηματίζονται στο δεύτερο και τρίτο βήμα της αερόβιας γλυκόλυσης, οξειδώνονται άμεσα στις κυτταρικές μιτοχόνδρια. Παράλληλα με αυτό, NADH, το οποίο διαμορφώθηκε στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου κατά την διάρκεια της αντίδρασης του πρώτου σταδίου της αερόβιας γλυκόλυσης, δεν έχει καμία ικανότητα να διεισδύει μέσω της μιτοχονδριακής μεμβράνης. Το υδρογόνο μεταφέρεται από NADH στην κυτταροπλασματική μιτοχόνδρια των κυττάρων από κύκλους λεωφορείο. Μεταξύ αυτών των κύκλων μπορεί να διακρίνει την κύρια - μηλικού-ασπαρτικού.

Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας την κυτταροπλασματική NADH συμβαίνει στην οξαλοξικό μηλικού αποκατάσταση που με τη σειρά, εισέρχεται στο κύτταρο μιτοχόνδρια και στη συνέχεια οξειδώνεται με αναγωγή των μιτοχονδριακών NAD. Οξαλοξικό επιστρέφει στο κυτταρόπλασμα με τη μορφή ασπαρτικού.

Μεταλλαγμένες μορφές της γλυκόλυσης

Η πρόοδος της γλυκόλυσης μπορεί περαιτέρω να συνοδεύεται από την απελευθέρωση των 1.3 και 2.3-bifosfoglitseratov. Έτσι 2,3-bifosfoglitserat υπό την επίδραση του βιολογικού καταλύτη μπορεί να ανακυκλωθεί στη διαδικασία γλυκόλυση, και στη συνέχεια, αλλάξει το σχήμα του προς την 3-φωσφογλυκερική. Αυτά τα ένζυμα παίζουν διάφορους ρόλους. Για παράδειγμα, 2,3-bifosfoglitserat βρίσκεται στην αιμοσφαιρίνη, προωθεί τη μετάβαση του οξυγόνου στους ιστούς, συμβάλλοντας έτσι στη μείωση και διάστασης συγγένειας οξυγόνου και ερυθροκύτταρα.

συμπέρασμα

Πολλά βακτήρια μπορούν να αλλάξουν την πορεία του εντύπου γλυκόλυση σε διάφορα στάδια. Είναι δυνατόν να μειωθεί το συνολικό ποσό ή τροποποίηση αυτών των σταδίων τους από την επίδραση των διαφόρων ενώσεων ενζύμου. Μερικά από αναερόβια βακτήρια έχουν την ικανότητα να άλλες μεθόδους υδατάνθρακες αποσύνθεσης. Οι περισσότεροι από θερμόφιλα έχει μόνο δύο του ενζύμου γλυκόλυσης, ιδίως, ενολάση και πυροσταφυλική κινάση.

Κοιτάξαμε πώς προχωρεί η οξείδωση της γλυκόζης στο σώμα.