Энэ нийтлэлд бид глюкоз хэрхэн исэлддэг талаар авч үзэх болно. Нүүрс ус нь полигидроксикарбонил төрлийн нэгдлүүд, түүнчлэн тэдгээрийн деривативууд юм. Онцлог шинж чанар нь альдегид эсвэл кетон бүлэг, дор хаяж хоёр гидроксил бүлэгтэй байх явдал юм.
Нүүрс усыг бүтцээр нь моносахарид, полисахарид, олигосахарид гэж хуваадаг.
Моносахаридууд
Моносахаридууд нь гидролизд ордоггүй хамгийн энгийн нүүрс ус юм. Альдегид эсвэл кетон зэрэг аль бүлэгт агуулагдаж байгаагаас хамааран альдозыг (галактоз, глюкоз, рибоз) ба кетозыг (рибулоз, фруктоз) тусгаарладаг.
Олигосахарид
Олигосахаридууд нь гликозидын холбоогоор холбогдсон моносахаридын гаралтай хоёроос арав хүртэлх үлдэгдэл агуулсан нүүрс ус юм. Моносахаридын үлдэгдлийн тооноос хамааран дисахарид, трисахарид гэх мэтийг ялгадаг. Глюкоз исэлдэхэд юу үүсдэг вэ? Үүнийг дараа хэлэлцэх болно.
Полисахарид
ПолисахаридуудЭдгээр нь гликозидын холбоогоор холбогдсон арав гаруй моносахаридын үлдэгдэл агуулсан нүүрс ус юм. Хэрэв полисахаридын найрлагад ижил моносахаридын үлдэгдэл агуулагддаг бол түүнийг гомополисахарид (жишээлбэл, цардуул) гэж нэрлэдэг. Хэрэв ийм үлдэгдэл өөр байвал гетерополисахаридтай (жишээлбэл, гепарин)
Глюкозын исэлдэлтийн ач холбогдол юу вэ?
Нүүрс усны хүний биед үзүүлэх үүрэг
Нүүрс ус нь дараах үндсэн үүргийг гүйцэтгэдэг:
- Эрчим хүч. Нүүрс ус нь бие махбод дахь эрчим хүчний гол эх үүсвэр болдог тул хамгийн чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэдний исэлдэлтийн үр дүнд хүний эрчим хүчний хэрэгцээний талаас илүү хувь нь хангагдана. Нэг грамм нүүрс ус исэлдэсний үр дүнд 16.9 кЖ ялгардаг.
- Нөөц. Гликоген ба цардуул нь шим тэжээлийн нэг хэлбэр юм.
- Бүтцийн. Целлюлоз болон бусад зарим полисахаридын нэгдлүүд нь ургамалд хүчтэй хүрээ үүсгэдэг. Мөн тэдгээр нь липид, уурагтай хослуулан бүх эсийн биомембрануудын бүрэлдэхүүн хэсэг юм.
- Хамгаалалт. Хүчиллэг гетерополисахаридууд нь биологийн тослох материалын үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэдгээр нь бие биедээ хүрч, үрж буй үе мөчний гадаргуу, хамрын салст бүрхэвч, хоол боловсруулах замын гадаргуу дээр наалддаг.
- Антикоагулянт. Гепарин зэрэг нүүрс ус нь цусны бүлэгнэлтээс сэргийлдэг биологийн чухал шинж чанартай байдаг.
- Нүүрс ус нь уураг, липид, нуклейн хүчлийн нийлэгжилтэнд шаардлагатай нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр юм.
Биеийн хувьд нүүрс усны гол эх үүсвэр нь нүүрс ус - сахароз, цардуул, глюкоз, лактоз). Глюкозыг бие махбодид амин хүчил, глицерин, лактат, пируватаас (глюконеогенез) нэгтгэж болно.
Гликолиз
Гликолиз нь глюкозын исэлдэлтийн процессын гурван боломжит хэлбэрийн нэг юм. Энэ процесст энерги ялгарч, дараа нь ATP болон NADH-д хадгалагддаг. Түүний нэг молекул нь пируват хоёр молекул болж задардаг.
Гликолизийн үйл явц нь янз бүрийн ферментийн бодис, өөрөөр хэлбэл биологийн шинж чанартай катализаторын нөлөөн дор явагддаг. Хамгийн чухал исэлдүүлэгч бодис бол хүчилтөрөгч боловч гликолизийн процессыг хүчилтөрөгч байхгүй үед хийж болно гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ төрлийн гликолизийг агааргүй гэж нэрлэдэг.
Анаэроб төрлийн гликолиз нь глюкозын исэлдэлтийн үе шаттай үйл явц юм. Энэ гликолизийн үед глюкозын исэлдэлт бүрэн явагддаггүй. Тиймээс глюкозыг исэлдүүлэх явцад зөвхөн нэг пируват молекул үүсдэг. Эрчим хүчний ашиг тусын хувьд агааргүй гликолиз нь аэробикээс бага ашиг тустай байдаг. Гэсэн хэдий ч хүчилтөрөгч эсэд орвол агааргүй гликолиз нь аэробик болж хувирах бөгөөд энэ нь глюкозын бүрэн исэлдэлт юм.
Гликолизийн механизм
Гликолиз нь зургаан нүүрстөрөгчийн глюкозыг гурван нүүрстөрөгчийн пируват хоёр молекул болгон задалдаг. Бүх процессыг таван бэлтгэл үе шат, таван өөр үе шатанд хуваадаг бөгөөд энэ хугацаанд ATP хадгалагддагэрчим хүч.
Тиймээс гликолиз нь хоёр үе шаттайгаар явагдах бөгөөд тус бүр нь таван үе шатанд хуваагдана.
Глюкозын исэлдэлтийн урвалын 1-р шат
- Эхний шат. Эхний алхам бол глюкозын фосфоржилт юм. Сахаридын идэвхжүүлэлт нь зургаа дахь нүүрстөрөгчийн атом дахь фосфоржилтын үр дүнд үүсдэг.
- Хоёр дахь шат. Глюкоз-6-фосфатын изомержих үйл явц байдаг. Энэ үе шатанд глюкозыг каталитик фосфоглюкоизомеразагаар фруктоз-6-фосфат болгон хувиргадаг.
- Гурав дахь шат. Фруктоз-6-фосфатын фосфоржилт. Энэ үе шатанд фруктоз-1,6-дифосфат (мөн альдолаза гэж нэрлэдэг) үүсэх нь фосфофруктокиназа-1-ийн нөлөөн дор явагддаг. Энэ нь аденозин трифосфорын хүчлээс фруктозын молекул хүртэлх фосфорын бүлгийг дагалдан явахад оролцдог.
- Дөрөв дэх шат. Энэ үе шатанд альдолазын задрал үүсдэг. Үүний үр дүнд триоз фосфатын хоёр молекул, ялангуяа кетоз ба элдоз үүсдэг.
- Тав дахь шат. Триоз фосфатын изомержилт. Энэ үе шатанд глицеральдегид-3-фосфатыг глюкозын задралын дараагийн үе шатанд илгээдэг. Энэ тохиолдолд дигидроксиацетон фосфат нь глицеральдегид-3-фосфат хэлбэрт шилждэг. Энэ шилжилт нь ферментийн нөлөөн дор явагддаг.
- Зургаа дахь шат. Глицеральдегид-3-фосфатын исэлдэлтийн процесс. Энэ үе шатанд молекул исэлдэж, дараа нь дифосфоглицерат-1, 3 болтол фосфорждог.
- Долоо дахь шат. Энэ алхам нь фосфатын бүлгийг 1,3-дифосфоглицератаас ADP руу шилжүүлэх явдал юм. Энэ алхамын эцсийн үр дүн нь 3-фосфоглицерат юмболон ATP.
2-р шат - глюкозын бүрэн исэлдэлт
- Найм дахь шат. Энэ үе шатанд 3-фосфоглицератыг 2-фосфоглицерат руу шилжүүлдэг. Шилжилтийн процесс нь фосфоглицератын мутаз зэрэг ферментийн нөлөөн дор явагддаг. Глюкозын исэлдэлтийн энэхүү химийн урвал нь магнийн (Mg) заавал байх үед явагддаг.
- Ес дэх шат. Энэ үе шатанд 2-фосфоглицератын шингэн алдалт үүсдэг.
- Арав дахь шат. Өмнөх алхмуудын үр дүнд олж авсан фосфатууд нь PEP ба ADP руу шилждэг. Phosphoenulpyrovate нь ADP руу шилждэг. Ийм химийн урвал нь магни (Mg) ба калийн (K) ионуудтай байх боломжтой.
Аэробик нөхцөлд бүх процесс CO2 болон H2O-д хүрдэг. Глюкозын исэлдэлтийн тэгшитгэл дараах байдалтай байна:
S6N12O6+ 6O2 → 6CO2+ 6H2O + 2880 кЖ/моль.
Тиймээс глюкозоос лактат үүсэх үед эсэд NADH хуримтлагддаггүй. Энэ нь ийм үйл явц нь агааргүй бөгөөд хүчилтөрөгчгүй үед үргэлжилж болно гэсэн үг юм. Энэ нь NADH-ээр амьсгалын гинжин хэлхээнд дамждаг эцсийн электрон хүлээн авагч нь хүчилтөрөгч юм.
Гликолитик урвалын энергийн балансыг тооцоолохдоо хоёр дахь шатны алхам бүрийг хоёр удаа давтахыг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Эндээс бид эхний шатанд хоёр ATP молекул зарцуулагдаж, хоёр дахь шатанд 4 ATP молекул фосфоржих замаар үүсдэг гэж дүгнэж болно.субстратын төрөл. Энэ нь глюкозын молекул бүрийн исэлдэлтийн үр дүнд эсэд хоёр ATP молекул хуримтлагддаг гэсэн үг.
Бид глюкозыг хүчилтөрөгчөөр исэлдүүлэхийг судалсан.
Глюкозын анаэроб исэлдэлтийн зам
Аэробик исэлдэлт нь амьсгалын замын гинжин хэлхээнд устөрөгчийн эцсийн хүлээн авагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг хүчилтөрөгчийн оролцоотойгоор эрчим хүч ялгардаг исэлдэлтийн процесс юм. Устөрөгчийн молекулын донор нь субстратын исэлдэлтийн завсрын урвалын үед үүсдэг коэнзимийн бууруулсан хэлбэр (FADH2, NADH, NADPH) юм.
Аэробик дихотом хэлбэрийн глюкозын исэлдэлтийн процесс нь хүний бие дэх глюкозын катаболизмын гол зам юм. Энэ төрлийн гликолизийг хүний биеийн бүх эд, эрхтэнд хийж болно. Энэ урвалын үр дүн нь глюкозын молекулыг ус, нүүрстөрөгчийн давхар исэл болгон хуваах явдал юм. Дараа нь ялгарсан энерги ATP-д хадгалагдана. Энэ үйл явцыг ойролцоогоор гурван үе шатанд хувааж болно:
- Глюкозын молекулыг пирувийн хүчлийн хос молекул болгон хувиргах үйл явц. Энэ урвал нь эсийн цитоплазмд тохиолддог бөгөөд глюкоз задрах тусгай зам юм.
- Пирувийн хүчлийн исэлдэлтийн декарбоксилжилтын үр дүнд ацетил-КоА үүсэх үйл явц. Энэ урвал эсийн митохондрид явагддаг.
- Кребсийн цикл дэх ацетил-КоА-ийн исэлдэлтийн процесс. Урвал эсийн митохондрид явагддаг.
Энэ үйл явцын үе шат бүрт,амьсгалын замын гинжин хэлхээний ферментийн цогцолбороор исэлдсэн коэнзимийн бууруулсан хэлбэрүүд. Үүний үр дүнд глюкоз исэлдэхэд ATP үүсдэг.
Коэнзим үүсэх
Аэробик гликолизийн 2, 3-р үе шатанд үүсдэг коэнзимүүд нь эсийн митохондрид шууд исэлдэх болно. Үүнтэй зэрэгцэн аэробик гликолизийн эхний шатны урвалын үед эсийн цитоплазмд үүссэн NADH нь митохондрийн мембранаар дамжин нэвтрэх чадваргүй байдаг. Устөрөгч нь цитоплазмын NADH-аас эсийн митохондри руу явагч циклээр дамждаг. Эдгээр мөчлөгийн дотроос голыг нь ялгаж болно - малат-аспартат.
Дараа нь цитоплазмын NADH-ийн тусламжтайгаар оксалоацетат нь малат болж буурдаг ба энэ нь эргээд эсийн митохондрид орж исэлдэж, митохондрийн NAD-ийг бууруулдаг. Оксалоацетат нь эсийн цитоплазмд аспартат хэлбэрээр буцаж ирдэг.
Гликолизийн өөрчилсөн хэлбэрүүд
Гликолиз нь 1, 3, 2, 3-бифосфоглицератын ялгаралтыг дагалдаж болно. Үүний зэрэгцээ биологийн катализаторын нөлөөн дор 2,3-бифосфоглицерат нь гликолизийн процесс руу буцаж, дараа нь хэлбэрээ 3-фосфоглицерат болгон өөрчлөх боломжтой. Эдгээр ферментүүд нь янз бүрийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, гемоглобинд агуулагддаг 2, 3-бифосфоглицерат нь хүчилтөрөгчийг эд эсэд шилжүүлэхэд хувь нэмэр оруулахын зэрэгцээ хүчилтөрөгч ба улаан эсийн нягтралыг бууруулж, задлахад хувь нэмэр оруулдаг.
Дүгнэлт
Олон бактери нь янз бүрийн үе шатанд гликолизийн хэлбэрийг өөрчилж чаддаг. Энэ тохиолдолд янз бүрийн ферментийн нэгдлүүдийн үйл ажиллагааны үр дүнд тэдгээрийн нийт тоог багасгах эсвэл эдгээр үе шатуудыг өөрчлөх боломжтой. Зарим анаэробууд нүүрс усыг өөр аргаар задлах чадвартай байдаг. Ихэнх термофилд зөвхөн хоёр гликолитик фермент байдаг, ялангуяа энолаз ба пируват киназ.
Бид биед глюкоз хэрхэн исэлдэж байгааг судалсан.
