Gluck este un profesionist (din grecescul Glykys - dulce), zahăr din struguri, dextroză; carbohidrații, cei mai comuni în natură; se referă la hexoză, adică la monozaharide conținând 6 atomi de carbon. Cristale incolore, tpl 146,5 ° C Este bine solubil în apă. Soluția de glucoză conține molecule în formă a-forme și B-forme; echilibrul este atins atunci când raportul acestor forme este de 37% și 63%. Glucoza este optic activă, rotește fasciculul polarizat spre dreapta. a -Glucoza este o componentă necesară a tuturor organismelor vii, de la viruși la plante superioare și vertebrate (inclusiv oameni); Este o componentă a diferiților compuși, de la zaharoză, celuloză și amidon la anumite glicoproteine și acid ribonucleic viral. Pentru un număr de bacterii, glucoza este singura sursă de energie. Glucoza este implicată în multe reacții metabolice.
Conținutul de glucoză din sânge este de aproximativ 100 mg%, este reglementat de căile neurohumorale (vezi "Metabolismul carbohidraților"). O scădere a conținutului de glucoză (vezi Hipoglicemia) la 40 mg% cauzează o perturbare drastică a sistemului nervos central. Principalele modalități de utilizare a glucozei în organism sunt: transformările anaerobe, însoțite de sinteza ATP (vezi Acizii fosforici ai adenozinei) și terminând cu formarea acidului lactic (vezi Glicoliza); sinteza glicogenului; oxidarea aerobă în acid gluconic sub acțiunea enzimei glucozoxidază (procesul este inerent în unele microorganisme care îl folosesc pentru energie, curge cu absorbția oxigenului în aer); transformări în pentoze și alte tipuri de zaharuri simple (ciclul de pentoză fosfat). Cu oxidarea completă enzimatică a glucozei în CO2 și H2O energie este eliberată:6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 686 kcal / mol, o mare parte din care este acumulat de compuși de tip ATP de mare putere. Sinteza glucozei din componentele anorganice este procesul invers și este efectuată de plante și de unele bacterii care utilizează energia soarelui (fotosinteza) și reacțiile chimice oxidative (chemosinteza).
În industrie, glucoza este produsă prin hidroliza amidonului. Se folosește în industria de cofetărie; ca remediu - în medicină.
În scopuri medicale, ele utilizează glucoză în pulberi și tablete, precum și soluții izotonice (4,5-5%) și hipertonice (10-40%) de glucoză. Soluțiile izotonice sunt utilizate (injectate subcutanat și în clisme) pentru a umple corpul cu lichid; ele sunt, de asemenea, o sursă de material nutritiv ușor de digerat. Odată cu introducerea soluțiilor hipertonice (intravenos), presiunea osmotică a sângelui crește, procesele metabolice sunt îmbunătățite, funcția antitoxică a ficatului este mărită, activitatea contractilă a mușchiului cardiac este mărită, vasele sunt dilatate și urina este mărită. Soluțiile de glucoză sunt folosite în boli infecțioase, boli de inimă, otrăviri diferite, etc., adesea în combinație cu acid ascorbic.
Principalele componente ale alimentelor
Există trei domenii principale de utilizare a glucozei în organism:
glucoza este oxidată pentru energie;
atunci când cantitatea de glucoză depășește cantitatea necesară pentru energie, se transformă în glicogen pentru mușchi și ficat;
când depozitul de glicogen este saturat, glucoza este transformată în grăsimi, care sunt depozitate în celulele grase. [11-C.13]
Apa este necesară pentru om ca mijloc de îndeplinire a unui număr de funcții: digestia, absorbția și transportul nutrienților prin tractul gastro-intestinal și sistemul circulator; dizolvarea produselor metabolice și excreția lor în urină; asigurarea mediului. Cu participarea apei se efectuează toate reacțiile biochimice; transmiterea semnalelor electrice între celule; reglarea temperaturii corpului (corpul se răcește atunci când apa se evaporă); formarea medie - lubrifianți pentru mișcarea și frecarea părților corpului, cum ar fi îmbinările; oferind corpului nutrienți solubili în apă. Excesul de apă cu o cantitate normală de electroliți se excretă în urină și transpirație. Lipsa apei din organism se simte foarte repede. Primul simptom este senzația de sete, al doilea este o scădere a cantității sau încetarea completă a urinei.
Cel mai important rol biologic al alimentelor este acela de a oferi corpului energie.
Energia alimentară este cheltuită pe:
menținerea unei temperaturi constante a corpului;
implementarea tuturor funcțiilor biologice și a proceselor biochimice;
privind performanța lucrărilor mecanice de către mușchi;
digestia și asimilarea produselor alimentare.
Cei mai importanți nutrienți esențiali sunt vitaminele - compuși organici cu greutate moleculară mică necesari pentru punerea în aplicare a mecanismelor de cataliză enzimatică, cursul normal al metabolismului, menținerea homeostaziei, susținerea biochimică a tuturor funcțiilor vitale ale corpului. Vitaminele sunt implicate în funcționarea enzimelor. Absorbția insuficientă a unei vitamine sau a unei alimente cu alimente duce la deficiența acesteia în organism și la dezvoltarea bolii corespunzătoare a deficienței vitaminei, care se bazează pe încălcări ale proceselor biochimice care depind de această vitamină. Deficiențele vitaminei și a oligoelementelor sunt, de asemenea, numite "foame ascunsă", deoarece nu se manifestă clinic pentru o perioadă lungă de timp. Lipsa fiecărei vitamine poate duce la tulburări metabolice grave. Sarcina, femeile care alăptează și copiii în perioade critice de dezvoltare, precum și copiii care se dezvoltă în condiții dezavantajate din punct de vedere social, slăbiți de bolile repetate, sunt cel mai expuși riscului de a dezvolta stări deficitare.
În cazul în care organismul nu primește cantitatea corespunzătoare de vitamine pentru o perioadă lungă de timp, apoi apare deficitul de vitamina cu o anumită manifestare clinică și, ulterior, creșterea deficitului de vitamina se poate opri la orice nivel inițial. Cu toate acestea, în cazul în care predomină consumul de vitamine peste consumul lor continuă, în mod natural, manifestări de deficit de vitamina va progresa. De obicei, există două grade de deficit de vitamină: avitaminoza și hipovitaminoza.
Avitaminoza înseamnă o deficiență profundă a uneia sau a altei vitamine, cu o imagine clinică dezvoltată a stării deficitului: cu deficit de vitamina C - scorbut, vitamina D - rahitism, vitamina B1 - beriberi, vitamina PP - pelagra, vitamina B12 - anemie pernicioasă.
Un exces de vitamine este observat cu creșterea consumului în organism sau prin încălcarea eliminării (afecțiuni hepatice, rinichi). Cel mai adesea, se observă hipervitaminoză cu consum nelimitat de vitamine, suplimente nutritive, alimente fortificate, folosirea prelungită a dietelor fanteziste.
Modalități de utilizare a glucozei în organism
Glucoza este principala formă de metabolit și transport de carbohidrați la oameni și la animale. Sursele de glucoză sunt carbohidrații alimentari, glicogenul țesutului și procesul de gluconeogeneză în ficat și substanța corticală a rinichilor. Pentru a încorpora glucoza în metabolism, trebuie să fie fosforilată pentru a forma glucoza-6-fosfat (G-6-F), care poate fi apoi transformată prin diferite căi metabolice. În Fig. 17.1. Se prezintă principalele căi de metabolizare a glucozei.
glicoliză
Glicoliza este principala cale de catabolizare a glucozei prin transformări enzimatice succesive la lactat (fără consum de oxigen - glicoliză anaerobă) sau prin decarboxilarea oxidativă a piruvatului la CO2 și H2O (în prezența oxigenului - glicoliza aerobă).
Procesul de glicoliza aerobă include mai multe etape:
1. Glicoliza aerobă - procesul de oxidare a glucozei cu formarea a două molecule de piruvat;
2. Calea generală a catabolismului, incluzând decarboxilarea oxidativă a piruvatului la acetil CoA și oxidarea sa ulterioară în ciclul acidului tricarboxilic;
3. Lanț de respirație tisulară, cuplat cu reacții de dehidrogenare care apar în procesul de descompunere a glucozei.
Randamentul total al ATP în oxidarea a 1 mol de glucoză în CO2 și H2O este de 38 de moli.
Fig. 17.-1. Schema generală a metabolismului glucozei.
1 - glicoliza aerobă; 2 - glicoliza anaerobă; 3 - fermentarea alcoolică; 4 - calea fosfatului de pentoză; 5 - sinteza glicogenului; 6 - defalcarea glicogenului; 7 - gluconeogeneza.
Glicoliza anaerobă este procesul de divizare a glucozei pentru a forma lactatul ca produs final. Acest proces are loc fără folosirea oxigenului și, prin urmare, nu depinde de activitatea rețelei mitocondriale. ATP se formează aici prin reacții de fosforilare substrat. Balanța ATP în timpul glicolizei anaerobe este de 2 moli per 1 mol de glucoză.
Glicoliza aerobă apare în multe organe și țesuturi și servește ca principală, dar nu singura, sursă de energie pentru activitatea vitală.
În plus față de funcția de energie, glicoliza poate de asemenea să efectueze funcții anabolice. Metabolitii glicolizei sunt utilizați pentru a sintetiza compuși noi. Astfel, fructoza-6-fosfat și gliceraldehid-3-fosfatul sunt implicate în formarea de 5-fosfat de riboză - o componentă structurală a nucleotidelor. 3-fosfogliceratul poate fi inclus în sinteza aminoacizilor cum ar fi serina, glicina, cisteina. În ficat și țesut adipos, acetil-CoA, care este format din piruvat, este utilizat ca substrat în biosinteza acizilor grași și a colesterolului.
Glicoliza anaerobă este activată în mușchi în timpul efortului muscular intens, apare în eritrocite (lipsesc mitocondriile) și, de asemenea, în condiții diferite de aprovizionare limitată cu oxigen (spasm și tromboză a vaselor de sânge, formarea plăcilor aterosclerotice).
Calea de fosfat de pentoză (PPP)
PFP, numit și șunt hexozo-monofosfat, servește ca o alternativă prin oxidarea glucozei-6-fosfatului. Conform PFP, până la 33% din totalul glucozei este metabolizată în ficat, până la 20% în țesutul adipos, până la 10% în eritrocite și mai puțin de 1% în țesutul muscular. Cel mai activ PPP are loc în țesutul adipos, ficat, cortexul suprarenal, celulele roșii din sânge, glanda mamară în timpul alăptării, testiculele. PFP constă din 2 faze (părți) - oxidante și neoxidante.
În faza oxidativă, glucoza-6-fosfat este oxidată ireversibil la pentoză - ribuloză-5-fosfat și se formează NADPH redus.2. În faza neoxidativă, ribuloza-5-fosfat este convertită în mod reversibil la metaboliți de riboză-5-fosfat, glicoliză și alte zaharuri fosforilate.
Rolul biologic al TFG:
1. Orele au restabilit NADPH2 pentru biosinteza regenerantă (acizi grași, colesterol etc.).
2. Sinteza fosfatilor de pentoza pentru formarea acizilor nucleici si a unor coenzime.
3. Sinteza monozaharidelor cu numărul de atomi de carbon de la 3 la 8.
4. Neutralizarea xenobioticii - NADPH este necesară2.
5. În plante - participarea în faza intunecată a fotosintezei ca acceptor de CO2.
PFP nu conduce la sinteza ATP, adică nu îndeplinește funcția de energie.
Gluconeogeneza (GNG)
Gluconeogeneza este sinteza glucozei din precursorii non-carbohidrați. Funcția principală a GNG este menținerea nivelului de glucoză din sânge în timpul postului prelungit și efort fizic intens. Procesul are loc în principal în ficat și mai puțin intens în substanța corticală a rinichilor, precum și în mucoasa intestinală. Aceste țesuturi pot produce 80-100 g de glucoză pe zi.
Substraturile primare (precursori) din GNG sunt lactatul, glicerolul, majoritatea aminoacizilor. Includerea acestor substraturi în GNG depinde de starea fiziologică a organismului.
Lactatul - produs al glicolizei anaerobe, se formează în mușchii de lucru și, în mod continuu, în celulele roșii din sânge. Astfel, lactatul este utilizat în mod continuu în GNG. Glicerolul este eliberat în timpul hidrolizei grăsimilor din țesutul adipos în timpul perioadei de foame sau în timpul efortului fizic prelungit. Aminoacizii se formează ca rezultat al distrugerii proteinelor musculare și se efectuează în GNG cu post de repaus prelungit sau cu muncă musculară prelungită. Aminoacizii, care, atunci când sunt catabolizați, sunt transformați în piruvat sau metaboliții ciclului acidului tricarboxilic, pot fi considerați precursori potențiali ai glucozei și se numesc glicogenici.
Dintre toți aminoacizii care intră în ficat, aproximativ 30% este alanina. Acest lucru se datorează faptului că defalcarea proteinelor musculare produce aminoacizi, mulți dintre aceștia fiind transformați imediat în piruvat sau mai întâi la oxaloacetat și apoi la piruvat. Acesta din urmă este transformat în alanină, obținând o grupare amino din alți aminoacizi. Alanina din mușchi este transportată de sânge către ficat, unde este din nou transformată în piruvat, care este parțial oxidat și parțial încorporat în GNG. O astfel de secvență de transformări conduce la formarea unui ciclu de glucoză-alanină.
Fig. 17.2. Ciclu de glucoză-alanină.
Calea acidului glucuronic
Proporția de glucoză, devotată metabolismului de-a lungul căii acidului glucuronic este foarte mică comparativ cu o cantitate mare de aceasta, împărțită în procesul de glicoliză sau de sinteză a glicogenului. Cu toate acestea, produsele acestei căi secundare sunt vitale pentru organism.
UDF-glucuronatul ajută la neutralizarea unor substanțe și medicamente străine. În plus, servește ca un precursor al resturilor de D-glucuronat în moleculele de acid hialuronic și heparină. Acidul ascorbic (vitamina C) nu este sintetizat la om, la cobai și la câteva specii de maimuță, deoarece acestea nu au enzima gulonacton oxidază. Aceste specii ar trebui să primească toată vitamina C de care au nevoie din alimente.
Distrugerea aerobă a glucozei.
Sinteza glicogenului
Glucoza, utilizată pentru sinteza glicogenului, este preactivată.
Schematic, activarea glucozei poate fi reprezentată după cum urmează:
+ ATP + UTP
GlGl-6-f Gl-1-f Gl-1-UDF
- ADF - FF
Sinteza glicogenului se efectuează prin atașarea UDP-glucozei rezultate în lanțurile externe ale moleculelor de glicogen prezente în celulele hepatice, numită "priming". În acest caz, numai resturile de glucoză sunt incluse în molecula de glicogen. Ca urmare a adăugării repetate de resturi de glucoză, lanțurile externe sunt prelungite și ramificate, ceea ce duce la o creștere semnificativă a mărimii moleculelor de glicogen.
Moleculele UDP care sunt eliberate în timpul procesului de sinteză a glicogenului reacționează cu ATP și se transformă în UTP:
UDF + ATP UTP + ADF
Astfel, ATP este sursa de energie pentru sinteza glicogenului, iar UTP acționează ca un purtător de energie.
Datorită sintezei, glicogenul se acumulează în ficat, iar concentrația acestuia poate ajunge la 5-6%. Transformarea glucozei în glicogen în ficat împiedică o creștere accentuată a conținutului său în sânge în timpul mesei.
Sinteza glicogenului din glucoză apare și în mușchi, dar concentrația în ele nu depășește 2-3%. Formarea glicogenului în mușchi contribuie la hiperglicemia alimentară.
Sinteza glicogenului este accelerată de monosulinul hormonal.
Degradarea glicogenului
Între mese, glicogenul ficatului este descompus și transformat în glucoză, care intră în sânge. Această descompunere vine cu participarea acidului fosforic și se numește fosforoliză. Sub acțiunea acidului fosforic, reziduurile de glucoză sub formă de glucoz-1-fosfat sunt scindate succesiv din lanțurile externe ale glicogenului. Glicogenul complet nu se descompune. Modulele rămase mici de glicogen servesc ca "sămânță" în timpul sintezei sale din glucoză.
Fosforoliza glicogenului se efectuează conform următoarei ecuații:
Glicogenul inițial Glicogenul - "semințe"
Gl-1-f Gl-6-f Glucoză + N3RO4
Distrugerea glicogenului în ficat în glucoză este adesea denumită glucogeneză și este accelerată de hormonii glucagon și adrenalină.
Datorită fluxului în ficat a două procese opuse: sinteza glicogenului din glucoză și descompunerea sa în glucoză din nou, concentrația sa în sânge se schimbă doar într-un interval mic și, prin urmare, sângele furnizează în mod constant tuturor organelor glucoză.
În mușchi, descompunerea glicogenului se observă de obicei atunci când se efectuează o muncă fizică. Cu toate acestea, nu se formează aici glucoză liberă, deoarece nu există enzime în celulele musculare care provoacă hidroliza glucozei-6-fosfatului. Glucoza-1-fosfat și glucoza-6-fosfat datorită prezenței reziduului de fosfat prin peretele celulelor musculare nu pot trece și prin urmare toate transformările ulterioare ale acestor compuși curg direct în mușchi și vizează asigurarea energiei.
Distrugerea glicogenului în mușchi stimulează hormonul adrenalină, care este eliberat în sânge doar în timpul muncii musculare.
Catabolismul carbohidraților
Utilizarea glucozei în organism este efectuată în două moduri:
· Majoritatea carbohidraților (90-95%) suferă descompunere de-a lungul căii hexodifosfatice (traseul GDF), care este principala sursă de energie pentru organism.
· O parte nesemnificativă de glucoză (5-10%) se dezintegrează de-a lungul căii hexo-monofosfatice (calea GMP), care are un scop anabolic și oferă diverse sinteze cu riboză și hidrogen sub formă de NADPH2.
Calea GDF poate fi aerobă și aerobă. Calea aerobă GDF funcționează în mod continuu, iar distrugerea anaerobă a carbohidraților se observă numai cu creșterea necesităților energetice ale celulelor, în principal în mușchii scheletici.
Distrugerea aerobă a glucozei.
Distrugerea aerobă a carbohidraților prin calea PIB este un proces complex, cu mai multe etape, care implică zeci de reacții intermediare care conduc, în cele din urmă, la formarea dioxidului de carbon și a apei cu eliberarea unor cantități mari de energie. Acest proces poate fi împărțit în trei etape, urmând unul după celălalt.
Prima etapă a căii PIB se realizează în citoplasma celulelor. În această etapă, glucoza este transformată în acid piruvic (piruvat). Această etapă este adesea numită glicoliză.
În prima etapă, glucoza prin interacțiunea cu ATP intră în forma activă - glucoza-6-fosfat:
Aceasta este singura reacție pe care o suferă glucoza în organism. Prin urmare, toate transformările de glucoză din organism încep cu formarea de glucoz-6-fosfat. Mai mult, glucoza-6-fosfat intră în diferite căi de metabolizare a glucozei.
În timpul oxidării aerobe, glucoza este transformată în produse finale - dioxid de carbon și apă - cu eliberarea unei cantități mari de energie, prin care se sintetizează 36-38 molecule ATP pe o moleculă de glucoză.
Ecuația finală a căii GDF de glucoză aerobă
Un pas important în descompunerea aerobă a glucozei este ciclul Krebs, în care coenzima A este oxidată la CO2 și H2Despre cu eliberarea unei cantități mari de energie, din cauza căreia s-au sintetizat o mulțime de ATP-uri
194.48.155.245 © studopedia.ru nu este autorul materialelor care sunt postate. Dar oferă posibilitatea utilizării gratuite. Există o încălcare a drepturilor de autor? Scrie-ne | Contactați-ne.
Dezactivați adBlock-ul!
și actualizați pagina (F5)
foarte necesar
Glucoza ca cel mai important metabolit al metabolismului carbohidraților. Schema generală a surselor și modalităților de consum de glucoză în organism.
Cel mai obișnuit carbohidrat animal este glucoza. Este sub formă de glucoză că majoritatea carbohidraților alimentelor intră în sânge. Carbohidrații din ficat sunt transformați în glucoză, când toți ceilalți carbohidrați se pot forma din glucoză. Glucoza este utilizată ca principală tip de combustibil în țesuturi de mamifere. Astfel, ea joacă rolul unui liant între funcțiile energetice și cele plastice ale carbohidraților. Sursa de carbohidrați din organism sunt carbohidrații de alimente - în principal, amidon și glicogen, precum și zaharoză și lactoză. În plus, glucoza poate fi formată în organism din aminoacizi, precum și din glicerol, care face parte din grăsime.
Principalele surse de glucoză sunt: - produsele alimentare
- defalcarea polizaharidului de suport pentru glicogen
- sinteza de glucoză din precursorii non-carbohidrați (în principal din aminoacizii glicogenici) - gluconeogeneza.
Principalele căi de consum de glucoză:
1) formarea energiei în oxidarea aerobă și anaerobă a glucozei
2) conversia la alte monozaharide
3) conversia în glicogen și heteropolozaharide
4) transformarea în grăsime, alți aminoacizi etc.
49. Descompunerea aerobă este calea principală pentru catabolizarea glucozei la om și la alte organisme aerobe. Secvența de reacții la formarea piruvatului (glicoliza aerobă).
Distribuția și semnificația fiziologică a defalcării aerobe a glucozei. Utilizarea glucozei pentru sinteza grăsimilor în ficat și în țesutul adipos.
De unde să încep? Există două moduri în care o defalcare aerobă a glucozei poate merge. Dicotomic și cale pentofosfat.
De ce este necesar? Calea dihotomă furnizează celulei 38 cu o moleculă ATP ca urmare a trei etape. Prima, glicoliza, are loc în citozol, restul în mitocondrii.
Al doilea este mai interesant, rezultă:
Formează NADP + N, care se referă la sinteza acizilor grași și a steroizilor, precum și a 3-fosfogliceraldehidei, la sinteza lipidelor. Ne bucurăm!
Distrugerea anaerobă a glucozei (glicoliza anaerobă). Oxidarea glicolitică, piruvat ca acceptor de hidrogen. Substrat de fosforilare. Distribuția și semnificația fiziologică a acestei căi de descompunere a glucozei.
În anumite situații, furnizarea de oxigen la țesuturi poate să nu răspundă nevoilor lor. De exemplu, în stadiile inițiale de muncă musculară intensă sub stres, contracțiile cardiace nu pot atinge frecvența dorită, iar nevoile musculare pentru oxigen pentru defalcarea aerobă a glucozei sunt ridicate. În astfel de cazuri, se începe un proces care se desfășoară fără oxigen și se termină cu formarea lactatului din acidul piruvic. Acest proces se numește dezintegrare anaerobă sau glicoliza anaerobă. Analiza anaerobă a glucozei nu este eficientă din punct de vedere energetic, dar acest proces poate fi singura sursă de energie pentru celula musculară.
Glicoliza anaerobă se referă la procesul de divizare a glucozei pentru a forma lactatul ca produs final. Acest proces are loc fără folosirea oxigenului și, prin urmare, nu depinde de activitatea lanțului respirator mitocondrial. ATP se formează prin reacții de fosforilare a substratului. Ecuația totală a procesului:
Cu glicoliza anaerobă, toate cele 10 reacții identice cu glicoliza aerobă au loc în citozol. Numai a 11-a reacție, în cazul în care piruvatul este restabilită de către NADH citosolic, este specific pentru glicoliza anaerobă. Reducerea piruvatului la lactat este catalizată de lactat dehidrogenază (reacția este reversibilă, iar enzima este denumită după reacția inversă). Această reacție asigură regenerarea NAD + de la NADH fără participarea lanțului respirator mitocondrial în situații care implică o cantitate insuficientă de oxigen pentru celule. Rolul acceptorului de hidrogen din NADH (cum ar fi oxigenul din lanțul respirator) se realizează prin piruvat. Astfel, semnificația reacției de reducere a piruvatului nu constă în formarea lactatului, ci în faptul că această reacție citosolică asigură regenerarea NAD +. În plus, lactatul nu este produsul final al metabolismului care este eliminat din organism. Această substanță este eliminată în sânge și utilizată, transformându-se în glucoză în ficat sau când oxigenul este disponibil, se transformă în piruvat, care intră în calea generală a catabolismului, oxidând la CO.2 și H2O.
Fosforilarea substratului, deoarece face parte din calea metabolică ("lanțul de substrat"). Particularitatea lor este catalizată de enzime solubile. Această metodă este asociată cu transferul de fosfat de mare energie sau de energia legăturii de înaltă energie a unei substanțe (substrat) cu ADP. Astfel de substanțe includ metaboliți ai glicolizei (acid 1,3-difosfogliceric, fosfoenolpiruvat), ciclul acidului tricarboxilic (succinil-SKOA) și fosfatul de creatină. Energia hidrolizei legăturii energetice ridicate este mai mare de 7,3 kcal / mol în ATP, iar rolul acestor substanțe este redus la utilizarea acestei energii pentru fosforilarea moleculelor ADP în ATP. Diferențe: diferite surse de energie, pentru oxidare, este necesară mișcarea electronilor în lanțul respirației, pentru substrat este necesară energia unei legături macroergice.
Modalități de utilizare a glucozei în celule 11
1.5 Modalități de utilizare a glucozei în celule
Glucoza participă la câteva căi metabolice ca substrat:
1. Este capabil să se oxideze în timpul glicolizei și a căilor metabolice ulterioare, asigurând celulei cu energie.
2. Glucoza servește drept substrat în calea fosfatului de pentoză.
3. În ficat și mușchi, glucoza este stocată ca glicogen. Acest proces se numește glicogenogeneză.
1,6 Glicoliza
Caracteristici generale și substraturi
Majoritatea glucozelor intră în organism cu hrană (o mică parte este sintetizată în ficat și rinichi) ca urmare a descompunerii polizaharidelor în intestin și a absorbției ulterioare a monozaharidelor. Mai mult, glucoza din sange este transferata in citosolul celulelor folosind un purtator de proteine special, proteina GLUT. În citozolul celulelor sunt enzimele de glicoliză.
Glicoliza (cunoscută și sub denumirea de Embden - Meyerhoff - Parnas Path) este o cale metabolică pentru oxidarea glucozei, în timpul căreia două molecule de acid piruvic (piruvat, în mod aerobic, adică în prezența oxigenului) sau acid lactic lactat, în mod anaerob sau fără oxigen). Energia liberă eliberată în timpul acestei căi este folosită pentru a forma legături macroergice în ATP. Glicoliza în modul aerobic are 10 reacții enzimatice. În modul anaerob, are loc o reacție adițională a 11-a.
Glicoliza poate fi împărțită în două faze:
1. Faza 1 (faza preparativă): în timpul acestei faze, glucoza este de două ori fosforilată și descompusă la două molecule de gliceraldehidă-3-fosfat. În această etapă se consumă 2 molecule de ATP.
2. Faza 2 (faza de formare a ATP): două molecule de gliceraldehidă-3-fosfat sunt transformate în piruvat pentru a forma 4 ATP și 2 NADH, care în prezența electronilor de transfer de oxigen în lanțul respirator pentru a forma alte 6 molecule ATP. În absența oxigenului, NADH participă la reducerea piruvatului la lactat, în timp ce se oxidează la NAD +.
Glucoza ca cel mai important metabolit al metabolismului carbohidraților. Schema generală a surselor și modalităților de consum de glucoză în organism.
Cel mai obișnuit carbohidrat animal este glucoza. Este sub formă de glucoză că majoritatea carbohidraților alimentelor intră în sânge. Carbohidrații din ficat sunt transformați în glucoză, când toți ceilalți carbohidrați se pot forma din glucoză. Glucoza este utilizată ca principală tip de combustibil în țesuturi de mamifere. Astfel, ea joacă rolul unui liant între funcțiile energetice și cele plastice ale carbohidraților. Sursa de carbohidrați din organism sunt carbohidrații de alimente - în principal, amidon și glicogen, precum și zaharoză și lactoză. În plus, glucoza poate fi formată în organism din aminoacizi, precum și din glicerol, care face parte din grăsime.
Principalele surse de glucoză sunt: - produsele alimentare
- defalcarea polizaharidului de suport pentru glicogen
- sinteza de glucoză din precursorii non-carbohidrați (în principal din aminoacizii glicogenici) - gluconeogeneza.
Principalele căi de consum de glucoză:
1) formarea energiei în oxidarea aerobă și anaerobă a glucozei
2) conversia la alte monozaharide
3) conversia în glicogen și heteropolozaharide
4) transformarea în grăsime, alți aminoacizi etc.
49. Descompunerea aerobă este calea principală pentru catabolizarea glucozei la om și la alte organisme aerobe. Secvența de reacții la formarea piruvatului (glicoliza aerobă).
Schema de utilizare a glucozei în organism
Rolul metabolismului carbohidraților. Surse de glucoză și modalități de utilizare a acestora în organism.
49. O schemă simplificată de hidroliză a amidonului și a glicogenului în organismul animal.
50. Glicoliza și etapele sale principale. Valoarea glicolizei.
Esența, reacțiile totale și eficiența glicolizei.
Rolul metabolismului carbohidraților. Surse de glucoză și modalități de utilizare a acestora în organism.
Rolul principal al carbohidraților este determinat de funcția lor energetică.
Glucoza (din dulce grecesc grecesc dulce) (C6H12O6) sau zahărul de struguri este o substanță albă sau incoloră, inodoră, având un gust dulce, solubil în apă. Zahărul din zahăr este cu aproximativ 25% mai dulce decât glucoza. Glucoza este cel mai important carbohidrat pentru o persoană. La om și la animale, glucoza este principala și cea mai universală sursă de energie pentru asigurarea proceselor metabolice. Glucoza este depozitată în animale sub formă de glicogen, în plante - sub formă de amidon.
Surse de glucoză
În condiții normale, carbohidrații sunt principala sursă de carbohidrați pentru oameni. Cerința zilnică pentru carbohidrați este de aproximativ 400 g. În procesul de asimilare a alimentelor, toți polimerii carbohidrați exogeni sunt împărțiți în monomeri, numai monozaharidele și derivații lor sunt eliberați în mediul intern al corpului.
Glicemia din sânge este o sursă directă de energie în organism. Viteza descompunerii și oxidării sale, precum și capacitatea de extragere rapidă din depozit, asigură mobilizarea de urgență a resurselor energetice cu costuri energetice în creștere rapidă în caz de excitare emoțională, cu sarcini musculare intense etc.
Nivelul de glucoză din sânge este de 3,3-5,5 mmol / l (60-100 mg%) și este cea mai importantă constantă homeostatică a organismului. În mod deosebit sensibil la scăderea glucozei din sânge (hipoglicemia) este sistemul nervos central. Hipoglicemia minore se manifestă prin slăbiciune generală și oboseală. Cu o scădere a glicemiei la 2,2-1,7 mmol / l (40-30 mg%), se dezvoltă convulsii, delir, pierderea conștienței și reacții vegetative: transpirație crescută, modificări ale lumenului vaselor de piele etc. denumirea "comă hipoglicemică". Introducerea glucozei în sânge elimină rapid aceste tulburări.
Rolul energiei glucozei.
1. În celule, glucoza este utilizată ca sursă de energie. Partea principală a glucozei, după trecerea unei serii de transformări, este cheltuită pentru sinteza ATP în procesul de fosforilare oxidativă. Mai mult de 90% din carbohidrații sunt consumați pentru producerea de energie în timpul glicolizei.
2. O modalitate suplimentară de utilizare a energiei de glucoză - fără formarea de ATP. Această cale se numește fosfat de pentoză. În ficat, reprezintă aproximativ 30% din conversia glucozei, în celulele de grăsime este puțin mai mare. Această energie este consumată pentru formarea de NADPH, care servește ca donor de hidrogen și electroni necesare pentru procesele de sinteză - formarea acizilor nucleici și biliari, hormoni steroizi.
3. Conversia glucozei în glicogen sau grăsime are loc în celulele ficatului și ale țesutului adipos. Atunci când depozitele de carbohidrați sunt scăzute, de exemplu, sub stres, se dezvoltă gluneogeneza - sinteza glucozei din aminoacizi și glicerol.
Schema de utilizare a glucozei în organism
Metabolismul carbohidraților din organismul uman constă în următoarele procese:
1. Scindarea în tractul digestiv al poli- dietetice și dizaharide la monozaharide, absorbția în continuare a zaharurilor din intestin în sânge.
2. Sinteza și descompunerea glicogenului în țesuturi (glicogenă și glicogenoliză), în special în ficat.
Glicogenul este forma principală a depunerii de glucoză în celulele animale. În plante, aceeași funcție este efectuată prin amidon. Structurally, glicogenul, ca amidonul, este un polimer ramificat de glucoză. Totuși, glicogenul este mai ramificat și mai compact. Brancharea asigură o eliberare rapidă atunci când glicogenul descompune un număr mare de monomeri terminali.
-este principala formă de depozitare a glucozei în celulele animale
-formează o rezervă de energie care poate fi mobilizată rapid dacă este necesar pentru a compensa lipsa bruscă de glucoză
Conținutul de glicogen în țesuturi:
-Acesta este depozitat sub formă de granule în citoplasmă în multe tipuri de celule (în principal ficat și mușchi)
-Numai glicogenul stocat în celulele hepatice poate fi procesat în glucoză pentru a hrăni întregul corp. Masa totală de glicogen din ficat poate ajunge la 100-120 de grame la adulți
-Glicogenul la ficat nu se descompune complet.
-În mușchi, glicogenul este prelucrat în glucoză-6-fosfat, exclusiv pentru consumul local. În mușchii de glicogen nu se acumulează mai mult de 1% din masa musculară totală.
-O cantitate mică de glicogen se găsește în rinichi și chiar mai puțin în celulele creierului glial și în leucocite.
Sinteza și descompunerea glicogenului nu se transformă unul în celălalt, aceste procese apar în moduri diferite.
Molecula de glicogen conține până la 1 milion de resturi de glucoză, prin urmare, o cantitate semnificativă de energie este consumată în sinteză. Nevoia de a transforma glucoza în glicogen se datorează faptului că acumularea unei cantități semnificative de glucoză în celulă ar conduce la o creștere a presiunii osmotice, deoarece glucoza este o substanță foarte solubilă. Dimpotrivă, glicogenul este conținut în celulă sub formă de granule și este ușor solubil.
Glicogenul este sintetizat în timpul perioadei de digestie (în decurs de 1-2 ore după ingestia alimentelor cu carbohidrați). Glicogeneza apare în mod intensiv în ficat și mușchii scheletici.
Pentru a include 1 rest de glucoză în lanțul glicogen, se utilizează 1 ATP și 1 UTP.
Activatorul principal - insulina hormonală
Ea este activată în intervalele dintre mese și în timpul lucrului fizic, când nivelul de glucoză din sânge scade (hipoglicemia relativă)
Principalii activatori ai dezintegrării:
în ficat - hormonul glucagon
în mușchi - hormonul adrenalină
O schemă simplificată de hidroliză a amidonului și a glicogenului în corpul animalului.
3. Calea fosfatului de pentoză (ciclul pentozelor) este calea anaerobă a oxidării directe a glucozei.
Pe această cale, nu mai mult de 25-30% din glucoza care intră în celule merge
Ecuația rezultată a căii de fosfat de pentoză:
6 molecule de glucoză + 12 NADP → 5 molecule de glucoză + 6 CO2 + 12 NADPH2
Rolul biologic al căii pentozice fosfat la un adult este de a efectua două funcții importante:
· Este un furnizor de pentoze, care sunt necesare pentru sinteza acizilor nucleici, coenzime, macrogre pentru scopuri plastice.
· Serveste ca o sursa de NADPH2, care, la randul sau, este obisnuita sa:
1. sinteze restaurative ale hormonilor steroizi, acizi grași
2. participă activ la neutralizarea substanțelor toxice din ficat
4. Glicoliza - defalcarea glucozei. Inițial, acest termen înseamnă numai fermentarea anaerobă, care culminează cu formarea acidului lactic (lactat) sau a etanolului și a dioxidului de carbon. În prezent, conceptul de "glicoliză" este utilizat mai mult pentru a descrie defalcarea glucozei, trecând prin formarea de glucoz-6-fosfat, difosfat de fructoză și piruvat atât în absența, cât și în prezența oxigenului. In acest ultim caz, a folosit termenul „glicolizei aerobic“, spre deosebire de „glicoliza anaerobă“, se termină formarea de acid lactic sau de lactat.
glicoliză
O moleculă mică de glucoză neîncărcată este capabilă să difuzeze printr-o celulă prin difuzie. Pentru ca glucoza să rămână în celulă, trebuie transformată în forma încărcată (de obicei glucoza-6-fosfat). Această reacție se numește blocare sau blocare.
Modalități suplimentare de utilizare a glucoz-6-fosfatului în celule:
-Glicoliza și oxidarea completă a glucozei aerobe
-Ciclul de fosfat de pentoză (oxidarea parțială a glucozei în pentoze)
-Sinteza glicogenului etc.
Glicoliza survine în citoplasma celulelor. Produsul final al acestei etape este acidul piruvic.
GELICOLIA ANAEROBICĂ - procesul de divizare a glucozei cu formarea produsului final de lactat prin piruvat. Acesta curge fără utilizarea oxigenului și, prin urmare, nu depinde de activitatea lanțului respirator mitocondrial.
Se scurge în mușchi când efectuați sarcini intense, în primele minute de muncă musculară, în eritrocite (în care sunt absente mitocondriile), precum și în diferite organe în condiții de aprovizionare limitată cu oxigen, inclusiv în celulele tumorale. Acest proces servește ca un indicator al ratei crescute a diviziunii celulare, cu furnizarea insuficientă a sistemului lor de vase de sânge.
1. Etapa pregătitoare (se realizează costul a două molecule ATP)
enzime: glucokinaza; fosfofructo izomeraza;
2. Etapa de formare a triozelor (împărțirea glucozei în 2 fragmente de trei atomi de carbon)
Fructoză-1,6-difosfat → 2 gliceraldehid-3-fosfat
3. Stadiul oxidant al glicolizei (dă 4 moli de ATP pe 1 mol de glucoză)
2 gliceraldehid-3-fosfat + 2 NAD + → 2 PVK +2 ATP
2 PVK + 2 NADH * H + → 2 lactat + 2 NAD +
2NAD dă 6 ATP
Această metodă de sinteză a ATP, efectuată fără participarea respirației tisulare și, prin urmare, fără consumul de oxigen, furnizată de energia de rezervă a substratului, se numește anaerob sau substrat, fosforilare.
Acesta este cel mai rapid mod de a obține ATP. Trebuie remarcat faptul că în stadiile incipiente, două molecule de ATP sunt consumate pentru a activa glucoza și fructoza-6-fosfat. Ca rezultat, conversia glucozei în piruvat este însoțită de sinteza a opt molecule ATP.
Ecuația generală pentru glicoliză este:
Glucoză + O2 + 8ADF + 8H3PO4 → 2 Pyruvat + 2H2O + 8 ATP,
sau
1. Glicoliza este o cale independenta mitocondriala pentru producerea de ATP in citoplasma (2 mol de ATP per 1 mol de glucoza). Semnificația fiziologică de bază - utilizarea energiei care este eliberată în acest proces pentru sinteza ATP. Metabolitii glicolizei sunt utilizați pentru a sintetiza compuși noi (nucleozide, aminoacizi: serină, glicină, cisteină).
2. Dacă glicoliza trece la lactat, atunci NAD + "regenerarea" are loc fără participarea respirației tisulare.
3. În celulele care nu conțin mitocondriile (eritrocite, spermatozoizi), glicoliza este singura modalitate de a sintetiza ATP
4. Când mitocondriile sunt otrăvite cu monoxid de carbon și alte otrăvuri respiratorii, glicoliza permite supraviețuirea
1. Rata glicolizei este redusă în cazul în care celula nu este primit glucoză (reglarea cantității de substrat), dar începe în curând descompunerea glicogenului și viteza glicoliza este redusă
2. AMP (semnal de energie scăzută)
3. Reglarea glicolizei cu hormoni. Stimulează glicoliza: Insulina, Epinefrina (stimulează descompunerea glicogen muscular se formează, astfel, glucoză 6-fosfat și activarea substratului glicoliza). Inhibă glicolizei: Glucagon (reprimă gena piruvat kinazei, piruvat kinaza se traduce într-o formă inactivă)
Semnificația glicolizei anaerobe este scurtă
- În condiții de muncă musculară intensă, în timpul hipoxiei (de exemplu, o alergare intensă de 200 m timp de 30 de secunde), defalcarea carbohidraților are loc temporar în condiții anaerobe
- Moleculele NADH nu își pot dona hidrogenul, deoarece lanțul respirator din mitocondrii "nu funcționează"
- Apoi, în citoplasmă, un bun acceptor al hidrogenului este piruvatul, produsul final al primei etape.
- În rest, venind după o muncă intensă musculară, oxigenul începe să intre în celulă.
- Aceasta duce la "lansarea" lanțului respirator.
- Ca urmare, glicoliza anaerobă este inhibată în mod automat și comută la aerobic, mai eficient din punct de vedere energetic
- Inhibarea glicolizei anaerobe prin introducerea de oxigen în celulă se numește EFECT PASTER.
EFECT PASTRAT. Aceasta constă în depresie respiratorie (O2a) glicoliza anaerobă, adică trecerea de la glicoliza aerobă la oxidarea anaerobă are loc. Dacă țesăturile sunt furnizate cu O2, apoi 2NADN2, oxidarea formată în cursul reacției centrale este oxidată în lanțul respirator, prin urmare PVC nu se transformă în lactat, ci în acetil CoA, care este implicat în ciclul TCA.
Prima etapă a defalcării carbohidraților - glicoliza anaerobă - este aproape reversibilă. De la piruvat, precum și din lactatul care se produce în condiții anaerobe (acid lactic), se poate sintetiza glucoza și din ea glicogen.
Similitudinea glicolizei anaerobe și aerobe constă în faptul că aceste procese se desfășoară în același mod cu participarea acelorași enzime înainte de formarea PVC-ului.
COMPLET OXIDAREA GLUCOZEI AEROBICE (PAOG):
Datorită activității mitocondriilor, este posibilă oxidarea completă a glucozei la dioxid de carbon și apă.
În acest caz, glicoliza este primul pas în metabolizarea oxidativă a glucozei.
Înainte de încorporarea mitocondriilor în PAOG, lactatul glicolitic trebuie transformat în PVC.
1. Glicoliza cu conversia ulterioară a 2 moli de lactat la 2 moli de PVA și transportul protonilor în mitocondriile
2. Decarboxilarea oxidativă a 2 moli de piruvat în mitocondriile cu formarea a 2 moli de acetilCoA
3. Arderea restului acetil în ciclul Krebs (2 rotații ale ciclului Krebs)
4. Respirația tisulară și fosforilarea oxidativă: NADH * H + și FADH2, generate în ciclul Krebs, decarboxilarea oxidativă a piruvatului și transferate prin transferul de malat din citoplasmă, sunt utilizate
Etape de catabolism pe baza exemplului PAOG:
-Glicoliza, transportul protonilor în mitocondrii (stadiul I),
- decarboxilarea oxidativă a piruvatului (etapa II)
-Cercul Krebs - Etapa III
-Respirația țesuturilor și fosforilarea oxidativă conjugată - Etapa IV (sinteza ATP mitocondrială)
II. În a doua etapă, dioxidul de carbon și doi atomi de hidrogen sunt scindați din acidul piruvic. Atomii de hidrogen divizați din lanțul respirator sunt transferați în oxigen cu sinteza simultană a ATP. Se formează acid acetic din piruvat. Se alătură unei substanțe speciale, coenzima A.
Această substanță este un purtător al reziduurilor acide. Rezultatul acestui proces este formarea substanței acetil coenzima A. Această substanță are o activitate chimică mare.
Ecuația finală a etapei a doua:
СЗН403 + 1 / 2О2 + HSKoA + 3 ADP + 3 H3PO4 - СН3-С
SKoA + CO2 + H2O + 3ATF
Piruvat Coenzima A Acetil CoA
Acetil coenzima A suferă o oxidare suplimentară în ciclul acidului tricarboxilic (ciclul Krebs) și este transformată în CO2 și H20.
III. Aceasta este a treia etapă. Datorită energiei eliberate în acest stadiu, se efectuează și sinteza ATP.
Ciclul acidului tricarboxilic (TCA) este etapa finală a catabolismului nu numai a carbohidraților, ci și a tuturor celorlalte clase de compuși organici. Acest lucru se datorează faptului că descompunerea carbohidraților, a grăsimilor și a aminoacizilor produce un produs intermediar comun, acid acetic, asociat cu purtătorul său, coenzima A, sub formă de acetil coenzima A.
Ciclul Krebs apare în mitocondriile cu consumul obligatoriu de oxigen și necesită funcționarea respirației tisulare.
Prima reacție a ciclului este interacțiunea acetil coenzim A cu acidul oxalic-acetic (SCHUK) cu formarea acidului citric.
Acidul citric conține trei grupe carboxil, adică acid tricarboxilic, care a cauzat numele acestui ciclu.
Prin urmare, aceste reacții se numesc ciclul acidului citric. Formând o serie de acizi tricarboxilici intermediari, acidul citric este din nou transformat în acid oxalic-acetic și ciclul se repetă. Rezultatul acestor reacții este formarea hidrogenului divizat care, după trecerea prin lanțul respirator, formează apă cu oxigen. Transferul fiecărei perechi de atomi de hidrogen la oxigen este însoțit de sinteza a trei molecule ATP. În total, oxidarea unei molecule de acetil coenzima A sintetizează 12 molecule ATP.
Ecuația finală a ciclului Krebs (a treia etapă):
SKoA + 2O2 + H2O + 12АДФ + 12 Н3РО → НSKoA + 2 СО2 + Н2О + 12АФФ
Schematic, ciclul Krebs poate fi reprezentat după cum urmează:
Ca urmare a tuturor acestor reacții, se formează 36 de molecule ATP. În total, glicoliza produce 38 de molecule ATP per moleculă de glucoză.
Glucoză + 6 O2 + 38 ADF + 38 H3P04 - 6CO2 + 6 H2O + 38 ATP
Rolul biologic al TCA
Ciclul Krebs realizează un rol de integrare, amfibol (adică catabolic și anabolic), energie și donator de hidrogen.
1. Rolul de integrare este că TCA este ultimul mod comun de oxidare a moleculelor de combustibil - carbohidrați, acizi grași și aminoacizi.
2. Acetil CoA este oxidat în ciclul TCA - acesta este un rol catabolic.
3. Rolul anabolic al ciclului este acela că furnizează produse intermediare pentru procesele biosintetice. De exemplu, oxaloacetat este utilizat pentru sinteza aspartatului, a-ketoglutaratului pentru formarea glutamatului și succinil-CoA pentru sinteza hemei.
4. O moleculă ATP este formată în CTC la nivelul fosforilării substratului - acesta este un rol energetic.
5. Donorul de hidrogen constă în faptul că CTC oferă cu coenzimele reduse NADH (H +) și FADH2 un lanț respirator, în care are loc oxidarea hidrogenului acestor coenzime în apă, cuplată cu sinteza ATP. În timpul oxidării unei molecule de acetil CoA în ciclul TCA, se formează 3 NADH (H +) și 1 FADH2.
Etapa IV. Reacția tisulară și fosforilarea oxidativă conjugată (sinteza ATP mitocondrială)
Acesta este transferul de electroni de la nucleotide reduse la oxigen (prin lanțul respirator). Este însoțită de formarea produsului final - o moleculă de apă. Acest transport de electroni este asociat cu sinteza ATP în procesul de fosforilare oxidativă.
Oxidarea materiei organice în celule, însoțită de consumul de oxigen și de sinteza apei, se numește respirație tisulară, iar lanțul de transfer de electroni (CPE) este numit lanțul respirator.
Caracteristici ale oxidării biologice:
1. debit la temperatura corpului;
2. În prezența H20;
3. Fluxurile treptat prin numeroase etape, cu participarea purtătorilor de enzime, care reduc energia de activare, au o scădere a energiei libere, astfel că energia este eliberată în porții. Prin urmare, oxidarea nu este însoțită de o creștere a temperaturii și nu duce la o explozie.
Electronii care intră în CPE, în timp ce se mișcă de la un purtător la altul, pierd energie liberă. O mare parte din această energie este stocată în ATP, iar unele sunt disipate ca căldură.
Transferul de electroni de la substraturile oxidate la oxigen are loc în mai multe etape. Aceasta implică un număr mare de transportatori intermediari, fiecare dintre care este capabil să atașeze electroni de la un transportator anterior și să transfere un altul. Astfel, apare un lanț de reacții redox, care are ca rezultat reducerea O2 și sinteza H2O.
Transportul electronilor în lanțul respirator este conjugat (legat) cu formarea gradientului proton necesar pentru sinteza ATP. Acest proces se numește fosforilare oxidativă. Cu alte cuvinte, fosforilarea oxidativă este procesul în care energia oxidării biologice este transformată în energia chimică a ATP.
Funcția de lanț respirator - utilizarea vectorilor respiratori redus format în reacțiile de oxidare metabolică a substraturilor (în principal în ciclul de acid tricarboxilic). Fiecare reacție oxidativă în funcție de cantitatea de energie eliberată este "întreținută" de purtătorul respirator corespunzător: NADF, NAD sau FAD. În lanțul respirator, protonii și electronii sunt discriminați: în timp ce protonii sunt transportați de-a lungul membranei, creând ΔpH, electronii se deplasează de-a lungul lanțului purtător de la ubiquinonă la citocrom oxidază, generând diferența de potențial electric necesară pentru formarea ATP prin sinteza ATP protonică. Astfel, respirația țesuturilor "încarcă" membrana mitocondrială, iar fosforilarea oxidativă "o descarcă".
CONTROLUL RESPIRATORIEI
Transferul de electroni prin sinteza CPE și ATP este strâns legat, adică pot să apară numai simultan și sincron.
Cu o creștere a consumului de ATP în celulă, cantitatea de ADP și influxul său în mitocondrie crește. Creșterea concentrației de ADP (substrat de sintază ATP) crește rata de sinteză a ATP. Astfel, rata sintezei ATP corespunde exact nevoilor de energie ale celulei. Accelerarea respirației tisulare și fosforilarea oxidativă cu concentrații crescătoare de ADP se numește control respirator.
În reacțiile CPE, o parte din energie nu este transformată în energie a legăturilor macroergice ale ATP, ci este disipată sub formă de căldură.
Diferența dintre potențialele electrice ale membranei mitocondriale create de lanțul respirator, care acționează ca un conducător molecular al electronilor, este forța motrice pentru formarea ATP și a altor tipuri de energie biologică utilă. Acest concept de conversie a energiei în celule vii a fost prezentat de către P. Mitchell în 1960 pentru a explica mecanismul molecular al conjugării transportului de electroni și formarea ATP în lanțul respirator și a obținut rapid recunoașterea internațională. Pentru dezvoltarea cercetării în domeniul bioenergiei, P. Mitchell în 1978 a primit Premiul Nobel. În 1997, P. Boyer și J. Walker au primit Premiul Nobel pentru elucidarea mecanismelor moleculare de acțiune a enzimei principale a bioenergiei, proton ATP sintaza.
Calcularea puterii de putere a PAOG în etape:
Glicoliză - 2 ATP (fosforilarea substratului)
Transferul protonilor în mitocondrii - 2 NADH * H + = 6 ATP
Decarboxilarea oxidativă a 2 mol PVA - 2 NADH * H + = 6 ATP
Ciclu Krebs (inclusiv TD și OF) - 12 * 2 = 24 mol de ATP în timpul arderii a 2 reziduuri acetil
TOTAL: 38 moli de ATP cu ardere completă de 1 mol de glucoză
1) asigură o legătură între substraturile respiratorii și ciclul Krebs;
2) furnizează celula are nevoie de două molecule de ATP și două molecule de oxidare a NADH la fiecare moleculă de glucoză (glicoliza anoxic pare a fi principala sursă de ATP în celulă);
3) produce intermediari pentru procese sintetice în celulă (de exemplu, fosfoenolpiruvat, necesar pentru formarea de compuși fenolici și lignină);
4) în cloroplaste oferă o cale directă pentru sinteza ATP, independent de aprovizionarea cu NADPH; în plus, prin glicoliza în cloroplaste, amidonul depozitat este metabolizat în trioză, care este apoi exportat din cloroplast.
Eficiența glicolizei este de 40%.
5. Interconversia hexozelor
6. Gluconeogeneza - formarea carbohidratilor din produse non-carbohidrati (piruvat, lactat, glicerol, aminoacizi, lipide, proteine etc.).