ออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของกลูโคส ปฏิกิริยาออกซิเดชันกลูโคส

บทความนี้จะดูที่วิธีการเกิดออกซิเดชันของกลูโคส คาร์โบไฮเดรตเป็นสารประกอบประเภท poligidroksikarbonilnogo และสัญญาซื้อขายล่วงหน้าดังกล่าว คุณสมบัติลักษณะ - การปรากฏตัวของลดีไฮด์หรือคีโตนกลุ่มและอย่างน้อยสองกลุ่มไฮดรอกซิ

ในโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรตจะถูกแบ่งออกเป็น monosaccharides, polysaccharides, oligosaccharides

monosaccharides

monosaccharides เป็นคาร์โบไฮเดรตที่ง่ายซึ่งไม่สามารถจะถูกย่อยสลาย ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับกลุ่มที่เป็นปัจจุบันในองค์ประกอบ - ดีไฮด์หรือคีโตนจะถูกแยกออก aldose (เหล่านี้รวมถึงกาแลคโตกลูโคสน้ำตาล) และ ketoses (ribulose ฟรุกโตส)

oligosaccharides

oligosaccharides มีคาร์โบไฮเดรตที่ประกอบด้วย 2-10 ตกค้างกำเนิดโมโนแซ็กคาไรด์เข้าร่วมโดยการเชื่อมโยง glycosidic ขึ้นอยู่กับจำนวนของสารตกค้างโมโนแซ็กคาไรด์แยก disaccharides, trisaccharides และอื่น ๆ ที่จะเกิดขึ้นโดยการเกิดออกซิเดชันของกลูโคส? นี้จะได้รับการกล่าวถึงในภายหลัง

polysaccharides

polysaccharides เป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีมากกว่าสิบหน่วยโมโนแซ็กคาไรด์ร่วมกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก หากองค์ประกอบของ polysaccharide ที่มีสารตกค้างโมโนแซ็กคาไรด์เดียวกันก็เรียกว่า gomopolisaharidom (เช่นแป้ง) หากตกค้างเหล่านี้จะแตกต่างกัน - The heteropolysaccharide (เช่นยา heparin)

วิธีที่สำคัญคือการเกิดออกซิเดชันของกลูโคส?

ฟังก์ชั่นของคาร์โบไฮเดรตในร่างกายมนุษย์

คาร์โบไฮเดรตมีคุณสมบัติหลักดังต่อไปนี้:

1. พลังงาน หน้าที่หลักของคาร์โบไฮเดรตที่พวกเขาเป็นแหล่งที่มาของพลังงานในร่างกาย อันเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันความพึงพอใจมากกว่าครึ่งหนึ่งของความต้องการพลังงานของบุคคล ออกซิเดชันของหนึ่งกรัมคาร์โบไฮเดรต 16.9 กิโลจูลได้รับการปล่อยตัว
2. สำรอง ไกลโคเจนและแป้งเป็นรูปแบบการจัดเก็บข้อมูลของสารอาหาร
3. โครงสร้าง เซลลูโลสและบางสาร polysaccharide อื่น ๆ ในรูปแบบโครงกระดูกคงทนในพืช พวกเขายังอยู่ในที่ซับซ้อนที่มีไขมันและโปรตีนที่เป็นส่วนหนึ่งของ biomembranes มือถือ
4. ป้องกัน สำหรับ heteropolysaccharides เป็นกรดในบทบาทของน้ำมันหล่อลื่นทางชีวภาพ พวกเขาบรรทัดพื้นผิวของข้อต่อซึ่งอยู่ในการติดต่อและถูกับอื่น ๆ เยื่อเมือก, ระบบทางเดินอาหารแต่ละ
5. Antigoagulyantnaya คาร์โบไฮเดรตนี้เป็นเฮมีคุณสมบัติทางชีวภาพที่สำคัญ - คือช่วยป้องกันการแข็งตัวของเลือด
6. คาร์โบไฮเดรตแทนแหล่งคาร์บอนสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนไขมันและกรดนิวคลีอิก

สำหรับสิ่งมีชีวิตที่เป็นแหล่งที่มาหลักของคาร์โบไฮเดรตคาร์โบไฮเดรตอาหาร - น้ำตาล, แป้ง, น้ำตาลแลคโตส) กลูโคสสามารถสังเคราะห์ในร่างกายจากกรดอะมิโนกลีเซอรอลแลคเตทและไพรู (gluconeogenesis)

glycolysis

glycolysis เป็นหนึ่งในสามรูปแบบที่เป็นไปได้ของกระบวนการออกซิเดชั่กลูโคส ในการใช้พลังงานขั้นตอนนี้การจัดสรรจัดเก็บโดยภายหลัง ATP และ NADH หนึ่งของโมเลกุลของมันแยกออกเป็นสองโมเลกุลของไพรู

กระบวนการ glycolysis จะเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของตัวแทนของเอนไซม์ต่างๆกล่าวคือตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพธรรมชาติ อนุมูลอิสระที่สำคัญที่สุดคือออกซิเจน แต่ก็เป็นที่น่าสังเกตว่ากระบวนการ glycolysis สามารถดำเนินการในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน ประเภทของ glycolysis anaerobic นี้เรียกว่า

glycolysis เป็นกระบวนการที่ไม่ใช้ออกซิเจนแบบขั้นตอนการเกิดออกซิเดชันของกลูโคส ด้วยเหตุนี้การออกซิเดชั่ glycolysis กลูโคสไม่สมบูรณ์ ดังนั้นในการเกิดออกซิเดชันของกลูโคสผลิตเพียงหนึ่งโมเลกุลของไพรู จากมุมมองของผลประโยชน์พลังงาน glycolysis แบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นอย่างดีน้อยกว่าแอโรบิก แต่ถ้าถือไปออกซิเจนแปลงอาจเกิดขึ้นใน glycolysis anaerobic แอโรบิกซึ่งเป็นออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของกลูโคส

กลไกของ glycolysis

ในกระบวนการของการ glycolysis มันสูญสลายน้ำตาลกลูโคสหกคาร์บอนเป็นสองสามโมเลกุลคาร์บอนของไพรู กระบวนการทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นห้าขั้นตอนการเตรียมการและห้าในระหว่างที่พลังงานจะถูกเก็บไว้ในเอทีพี

ดังนั้น glycolysis เกิดขึ้นในสองขั้นตอนของแต่ละคนซึ่งจะแบ่งออกเป็นห้าขั้นตอน

ขั้นตอนที่№1ออกซิเดชันกลูโคส

• ขั้นตอนแรก ในขั้นตอนแรกคือ phosphorylation ของกลูโคส การเปิดใช้งานของ saccharide fosfolirirovaniya เกิดขึ้นโดยอะตอมของคาร์บอนที่หก
• ขั้นตอนที่สอง กระบวนการของ isomerization ของกลูโคส -6- ฟอสเฟต ในขั้นตอนนี้กลูโคสฟรุกโตสวาดเป็น -6- ฟอสเฟตโดยการดำเนินการเร่งปฏิกิริยาของ phosphoglucoisomerase
• ขั้นตอนที่สาม phosphorylation ของฟรุกโตส -6- ฟอสเฟต ในขั้นตอนนี้การก่อตัวของฟรุกโตส 1,6-bisphosphate (เรียกว่า aldolase) ภายใต้อิทธิพลของ phosphofructokinase-1 เธอมีส่วนเกี่ยวข้องในการประกอบของกลุ่ม phosphoryl จาก triphosphate adenosine เพื่อโมเลกุลฟรุกโตส
• ขั้นตอนที่สี่ ในขั้นตอนนี้แตกแยก aldolase อันเป็นผลมาจากสองโมเลกุลฟอสเฟต triose และใน eldozy ketose โดยเฉพาะอย่างยิ่ง
• ขั้นตอนที่ห้า isomerization ฟอสเฟต Triose ในขั้นตอนนี้การส่ง glyceraldehyde-3-ฟอสเฟตในขั้นตอนของกลูโคสแยก เมื่อการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้น dihydroxyacetone ฟอสเฟตในรูปแบบของ glyceraldehyde-3-ฟอสเฟต การเปลี่ยนแปลงนี้จะประสบความสำเร็จจากการกระทำของเอนไซม์
• ขั้นตอนที่หก ออกซิเดชันของ glyceraldehyde-3-ฟอสเฟต. ในขั้นตอนนี้การเกิดออกซิเดชันของโมเลกุลและฟอสโฟภายหลังกับ 1,3-ดีพีจี
• ขั้นตอนที่เจ็ด ขั้นตอนนี้จะเกี่ยวข้องกับการโอนเงินของกลุ่มฟอสเฟต 1,3-ดีพีจีที่จะ ADP ผลลัพธ์ที่ได้จากขั้นตอนนี้จะเกิดขึ้น 3 phosphoglycerate และเอทีพี

เวที№2 - ออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของกลูโคส

• ขั้นตอนที่แปด ในขั้นตอนนี้การเปลี่ยนแปลง 3 phosphoglycerate 2 phosphoglycerate กระบวนการเปลี่ยนแปลงจะดำเนินการภายใต้การกระทำของเอนไซม์เช่น phosphoglycerate mutase ปฏิกิริยาออกซิเดชันเคมีกลูโคสนี้ดำเนินการกับการปรากฏตัวบังคับของแมกนีเซียม (Mg)
• ขั้นตอนที่เก้า ในขั้นตอนนี้การคายน้ำของ 2-phosphoglycerate
• ขั้นตอนที่สิบ ในการโอนของฟอสเฟตที่ได้จากขั้นตอนก่อนหน้านี้ไหลใน PEP และ ADP ดำเนินการโดยการถ่ายโอนไป fosfoenulpirovata ADP เช่นปฏิกิริยาทางเคมีที่เป็นไปได้ในการปรากฏตัวของไอออนแมกนีเซียม (Mg) และโพแทสเซียม (K)

ภายใต้เงื่อนไขแอโรบิกขั้นตอนมาถึง CO ₂ และ H ₂ ทุมสมการของการเกิดออกซิเดชันกลูโคสดังนี้

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6SO 6D ₂ → ₂ + 6H ₂ O + 2,880 กิโลจูล / โมล

ดังนั้นเซลล์คือการสะสมของ NADH ในการก่อตัวของกลูโคสจากน้ำนมไม่มี ซึ่งหมายความว่ากระบวนการดังกล่าวเป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจนและมันอาจดำเนินการในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน ออกซิเจนที่ - รับอิเล็กตรอนสุดท้ายซึ่งจะถูกส่ง NADH ใน ห่วงโซ่ระบบทางเดินหายใจ

ในขั้นตอนของการนับสมดุลพลังงานของปฏิกิริยา glycolytic ต้องเข้าใจว่าแต่ละขั้นตอนที่สองขั้นตอนซ้ำแล้วซ้ำอีกเป็นครั้งที่สอง. จากนี้เราสามารถสรุปได้ว่าในขั้นตอนแรกสองโมเลกุลเอทีพีคือการใช้จ่ายและในระหว่างการไหลของขั้นตอนที่สอง 4 เอทีพี phosphorylation ของโมเลกุลสารตั้งต้นตามประเภท ซึ่งหมายความว่าเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันของโมเลกุลของน้ำตาลกลูโคสในแต่ละเซลล์สะสมสองโมเลกุลเอทีพี

เราได้ตรวจสอบการเกิดออกซิเดชันของกลูโคสโดยออกซิเจน

เดินแบบไม่ใช้ออกซิเจนของการเกิดออกซิเดชันกลูโคส

ออกซิเดชันแอโรบิกที่เรียกว่ากระบวนการออกซิเดชั่ซึ่งในการเลือกพลังงานที่เกิดขึ้นและที่เกิดขึ้นในการปรากฏตัวของออกซิเจนฉายใบเสร็จปลายไฮโดรเจนในห่วงโซ่ระบบทางเดินหายใจ ไฮโดรเจนบริจาคโมเลกุลยื่นออกมาลดโคเอนไซม์รูปแบบ (FADN2, NADH, NADPH) ซึ่งจะเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของสารตั้งต้นออกซิเดชันกลาง

กระบวนการของการเกิดออกซิเดชันแอโรบิกประเภท dichotomic กลูโคสเป็นวิธีหลักของ catabolism กลูโคสในมนุษย์ ประเภทของ glycolysis นี้สามารถดำเนินการในเนื้อเยื่อและอวัยวะของร่างกายมนุษย์ ผลของการเกิดปฏิกิริยานี้คือความแตกแยกของโมเลกุลของน้ำตาลกลูโคสให้น้ำและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ พลังงานที่ปล่อยออกมาในกรณีนี้จะถูกสะสมในเอทีพี กระบวนการนี้สามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน:

1. กระบวนการของการแปลงโมเลกุลของน้ำตาลกลูโคสเป็นคู่ของโมเลกุลของกรด pyruvic ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในพลาสซึมของเซลล์และเป็นวิธีที่เฉพาะเจาะจงการย่อยสลายน้ำตาลกลูโคส
2. กระบวนการของการก่อตัวของ acetyl-CoA ใน decarboxylation ออกซิเดชันของกรด pyruvic ปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้นใน mitochondria เซลล์
3. ออกซิเดชันของ acetyl-CoA เข้าไปในวงจร Krebs ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นใน mitochondria เซลล์

ในขั้นตอนของกระบวนการผลิตนี้ในแต่ละรูปแบบที่ลดลงของโคเอนไซม์โดยออกซิไดซ์คอมเพล็กซ์เอนไซม์ของห่วงโซ่ระบบทางเดินหายใจ นี้ผลิต ATP โดยการเกิดออกซิเดชันของกลูโคส

โคเอนไซม์ศึกษา

โคเอนไซม์ซึ่งจะเกิดขึ้นในขั้นตอนที่สองและสามของ glycolysis แอโรบิกจะถูกออกซิไดซ์โดยตรงใน mitochondria เซลล์ ควบคู่ไปนี้ NADH ซึ่งถูกสร้างขึ้นในพลาสซึมของเซลล์ในระหว่างการเกิดปฏิกิริยาของขั้นตอนแรกของ glycolysis แอโรบิกที่มีความสามารถในการเจาะผ่านเยื่อยล ไฮโดรเจนจะถูกโอนจาก NADH เซลล์นิวเคลียส mitochondria โดยรอบรถรับส่ง ท่ามกลางวงจรเหล่านี้สามารถแยกแยะความแตกต่างที่สำคัญ - malate-aspartate

จากนั้นใช้ NADH นิวเคลียสที่เกิดขึ้นใน malate oxaloacetate ฟื้นฟูซึ่งจะเข้าสู่เซลล์ mitochondria และจากนั้นออกซิไดซ์โดยการลดลงของ NAD ยล oxaloacetate จะกลับไปที่พลาสซึมในรูปแบบของ aspartate.

กลายพันธุ์รูปแบบของ glycolysis

ความคืบหน้าของ glycolysis ต่อไปอาจจะมาพร้อมกับการเปิดตัวของ 1.3 และ 2.3 bifosfoglitseratov ดังนั้น 2,3-bifosfoglitserat ภายใต้อิทธิพลของตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพที่สามารถนำกลับมาใช้กับกระบวนการ glycolysis แล้วเปลี่ยนรูปร่างไป 3 phosphoglycerate เอนไซม์เหล่านี้เล่นหลากหลายบทบาท ยกตัวอย่างเช่น 2,3-bifosfoglitserat อยู่ในฮีโมโกลส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงของออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อจึงเอื้อต่อการลดและแยกออกจากความสัมพันธ์ของออกซิเจนและเม็ดเลือดแดง

ข้อสรุป

แบคทีเรียจำนวนมากสามารถเปลี่ยนหลักสูตรของรูปแบบ glycolysis ในขั้นตอนต่างๆ มันเป็นไปได้ที่จะลดจำนวนของพวกเขาหรือเปลี่ยนแปลงขั้นตอนเหล่านี้จากผลกระทบของสารเอนไซม์ต่างๆ บางส่วนของแบคทีเรียมีความสามารถในการย่อยสลายคาร์โบไฮเดรตวิธีการอื่น ๆ ส่วนใหญ่ thermophiles มีเพียงสองของเอนไซม์ glycolysis โดยเฉพาะอย่างยิ่ง, enolase และไพรูไคเนส

เรามองที่วิธีการดำเนินการเกิดออกซิเดชันของกลูโคสในร่างกาย