Биохими юу судалдаг вэ? Гликолиз нь хүчилтөрөгч хэрэглэхгүйгээр амьтан, хүний эд эсэд тохиолддог глюкозын задралын ноцтой ферментийн процесс юм. Түүнийг биохимичид сүүн хүчил ба ATP молекулыг олж авах арга гэж үздэг.
Тодорхойлолт
Аэробик гликолиз гэж юу вэ? Биохими энэ үйл явцыг амьд организмын эрчим хүчээр хангадаг цорын ганц үйл явц гэж үздэг.
Ийм үйл явцын тусламжтайгаар амьтан, хүний организм хүчилтөрөгчийн дутагдалтай нөхцөлд тодорхой хугацаанд физиологийн тодорхой үйл ажиллагааг гүйцэтгэх боломжтой болдог.
Хэрэв глюкоз задрах процесс нь хүчилтөрөгчийн оролцоотой явагддаг бол аэробик гликолиз үүсдэг.
Биохими нь юу вэ? Гликолиз нь глюкозыг ус болон нүүрстөрөгчийн давхар исэл болгон исэлдүүлэх үйл явцын эхний алхам гэж тооцогддог.
Түүхийн хуудас
"Гликолиз" гэсэн нэр томъёог Лепин 19-р зууны сүүлчээр цусны эргэлтийн системээс гаргаж авсан цусан дахь глюкозыг бууруулах үйл явцад ашигласан. Зарим бичил биетүүд гликолизтэй төстэй исгэх үйл явцтай байдаг. Иймийн төлөөхувиргалт нь арван нэгэн ферментийг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн ихэнх нь нэгэн төрлийн, өндөр цэвэршүүлсэн эсвэл талст хэлбэрээр тусгаарлагдсан байдаг бөгөөд тэдгээрийн шинж чанарыг сайтар судалсан байдаг. Энэ үйл явц нь эсийн гиалоплазмд явагддаг.
Процессын онцлог
Гликолиз хэрхэн явагддаг вэ? Биохими бол энэ үйл явцыг олон үе шаттай урвал гэж үздэг шинжлэх ухаан юм.
Гликолизийн анхны ферментийн урвал болох фосфоржилт нь ATP молекулуудаар ортофосфатыг глюкоз руу шилжүүлэхтэй холбоотой юм. Гексокиназа фермент нь энэ үйл явцад катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг.
Энэ процесст глюкоз-6-фосфатын нийлэгжилтийг системээс их хэмжээний энерги ялгаруулж, өөрөөр хэлбэл эргэлт буцалтгүй химийн процесс явагддагтай холбон тайлбарлаж байна.
Гексокиназа гэх мэт фермент нь зөвхөн D-глюкозыг төдийгүй D-манноз, D-фруктозыг фосфоржуулах процессын хурдасгуурын үүрэг гүйцэтгэдэг. Гексокиназагаас гадна элгэнд өөр нэг фермент байдаг - глюкокиназа нь нэг D-глюкозын фосфоржих процессыг хурдасгадаг.
Хоёр дахь шат
Орчин үеийн биохими энэ үйл явцын хоёр дахь шатыг хэрхэн тайлбарладаг вэ? Энэ үе шатанд гликолиз нь гексоз фосфатын изомеразын нөлөөн дор глюкоз-6-фосфатыг шинэ бодис болох фруктоз-6-фосфат руу шилжүүлэх явдал юм.
Процесс нь хоёр эсрэг чиглэлд явагддаг, кофактор шаарддаггүй.
Гурав дахь шат
Энэ нь ATP молекулуудын тусламжтайгаар үүссэн фруктоз-6-фосфатын фосфоржилттой холбоотой. Энэ үйл явцыг хурдасгагч нь фосфофруктокиназа фермент юм. Урвалэргэлт буцалтгүй гэж үздэг, энэ нь магнийн катионуудын дэргэд тохиолддог, энэ харилцан үйлчлэлийн аажмаар үргэлжилж буй үе шат гэж үздэг. Тэр бол гликолизийн хурдыг тодорхойлох үндэс суурь юм.
Фосфофруктокиназа нь аллостерийн ферментийн төлөөлөгчдийн нэг юм. Үүнийг ATP молекулууд дарангуйлж, AMP ба ADP-ээр өдөөдөг. Чихрийн шижин өвчний үед, мацаг барих үед, түүнчлэн өөх тосыг их хэмжээгээр хэрэглэдэг бусад олон нөхцөлд эд эсийн цитрат агууламж хэд дахин нэмэгддэг. Ийм нөхцөлд фосфофруктокиназын бүрэн үйл ажиллагааг цитратаар дарангуйлдаг.
Хэрэв ATP ба ADP-ийн харьцаа мэдэгдэхүйц утгад хүрвэл фосфофруктокиназа дарангуйлдаг бөгөөд энэ нь гликолизийг удаашруулахад тусалдаг.
Гликолизийг хэрхэн нэмэгдүүлэх вэ? Биохими нь эрчмийн хүчин зүйлийг багасгахыг санал болгож байна. Жишээ нь, ажиллахгүй булчинд фосфофруктокиназын идэвхжил бага байдаг ч ATP-ийн концентраци нэмэгддэг.
Булчин ажиллаж байх үед АТФ их хэмжээгээр хэрэглэдэг бөгөөд энэ нь ферментийн түвшинг нэмэгдүүлж, гликолизийн процессыг хурдасгахад хүргэдэг.
Дөрөвдүгээр шат
Альдолаза фермент нь гликолизийн энэ хэсгийн катализатор юм. Түүний ачаар бодисыг хоёр фосфотриоз болгон хувиргадаг. Температурын утгаас хамааран тэнцвэрийг өөр өөр түвшинд тогтооно.
Биохими юу болж байгааг хэрхэн тайлбарладаг вэ? Температурын өсөлттэй хамт гликолиз нь шууд урвалын чиглэлд явагддаг, бүтээгдэхүүнЭнэ нь глицеральдегид-3-фосфат ба дигидроксиацетон фосфат юм.
Бусад үе шат
Тав дахь шат нь триоз фосфатын изомержих процесс юм. Уг процессын катализатор нь триоз фосфат изомераза фермент юм.
Тойм хэлбэрийн зургаа дахь урвал нь устөрөгчийн хүлээн авагчийн хувьд NAD фосфатын оролцоотойгоор 1,3-дифосфорглицериний хүчлийг нийлэгжүүлэхийг тайлбарладаг. Энэ нь глицеральдегидээс устөрөгчийг зайлуулдаг органик бус бодис юм. Үүссэн холбоо нь эмзэг боловч эрчим хүчээр баялаг бөгөөд задрахад 1,3-дифосфоглицерины хүчил үүснэ.
Фосфоглицератын киназагаар катализлагдсан долоо дахь алхам нь фосфатын үлдэгдэлээс энергийг ADP руу шилжүүлж, 3-фосфоглицерины хүчил ба ATP үүсгэдэг.
Найм дахь урвалын үед фосфатын бүлгийн молекул доторх шилжилт явагдаж байхад 3-фосфоглицерины хүчлийг 2-фосфоглицерат болгон хувиргах нь ажиглагддаг. Уг процесс нь буцах боломжтой тул түүнийг хэрэгжүүлэхэд магнийн катионуудыг ашигладаг.
2,3-дифосфоглицерин хүчил нь энэ үе шатанд ферментийн кофакторын үүрэг гүйцэтгэдэг.
Ес дэх урвал нь 2-фосфоглицерины хүчлийг фосфоенолпируват руу шилжүүлэх явдал юм. Магнийн катионоор идэвхждэг энолаза фермент нь энэ үйл явцыг хурдасгагч, фтор нь энэ тохиолдолд дарангуйлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.
Арав дахь урвал нь холбоо тасарч, фосфатын үлдэгдлийн энергийг фосфоэнолпирувийн хүчлээс ADP-д шилжүүлэх замаар явагдана.
Арваннэгдүгээр үе шат нь пирувийн хүчлийг бууруулж, сүүн хүчлийг олж авахтай холбоотой. Энэ хувиргалтанд лактатдегидрогеназа ферментийн оролцоо шаардлагатай.
Гликолизийг ерөнхийд нь яаж бичих вэ? Биохимийн талаар дээр дурдсан урвалууд нь ATP молекулууд дагалддаг гликолитик исэлдүүлэх хүртэл буурдаг.
Процессын утга
Бид биохими нь гликолизийг (урвал) хэрхэн тодорхойлдогийг харлаа. Энэ процессын биологийн ач холбогдол нь их хэмжээний эрчим хүчний нөөцтэй фосфатын нэгдлүүдийг олж авах явдал юм. Хэрэв эхний шатанд хоёр ATP молекул зарцуулагдсан бол энэ үе шат нь энэ нэгдлийн дөрвөн молекул үүсэхтэй холбоотой болно.
Биохими нь юу вэ? Гликолиз ба глюконеогенез нь эрчим хүчний хэмнэлттэй байдаг: 2 ATP молекул нь 1 глюкозын молекулыг эзэлдэг. Глюкозоос хоёр хүчлийн молекул үүсэх үед энергийн өөрчлөлт 210 кЖ/моль байна. 126 кЖ дулаан хэлбэрээр навч, 84 кДж нь ATP-ийн фосфатын холбоонд хуримтлагддаг. Терминал бонд нь 42 кЖ/моль энергийн утгатай. Биохими нь ижил төстэй тооцоолол хийдэг. Аэробик ба агааргүй гликолиз нь 0.4 үр ашигтай.
Сонирхолтой баримтууд
Олон тооны туршилтуудын үр дүнд хүний бүрэн бүтэн эритроцитод тохиолддог гликолизийн урвал бүрийн нарийн утгыг тогтоох боломжтой болсон. Гликолизийн найман урвал нь термодинамик тэнцвэрт байдалд ойрхон, гурван процесс нь чөлөөт энергийн хэмжээ мэдэгдэхүйц буурсантай холбоотой бөгөөд эргэлт буцалтгүй гэж тооцогддог.
Глюконеогенез гэж юу вэ? Үйл явцын биохими нь нүүрсустөрөгчийн задралаас бүрддэг бөгөөд энэ нь дотор явагддагхэд хэдэн үе шат. Алхам бүрийг ферментээр хянадаг. Жишээлбэл, аэробик бодисын солилцооны шинж чанартай эдэд (зүрхний эд, бөөр) үүнийг LDH1 ба LDH2 изоэнзимээр зохицуулдаг. Тэдгээрийг бага хэмжээний пируватаар дарангуйлдаг бөгөөд үүний үр дүнд сүүн хүчлийн нийлэгжилтийг зөвшөөрдөггүй бөгөөд трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгт ацетил-КоА-ийн бүрэн исэлдэлтийг хангадаг.
Агааргүй гликолизийг өөр юу тодорхойлдог вэ? Жишээлбэл, биохими нь бусад нүүрс усыг уг процесст оруулдаг.
Лабораторийн судалгааны үр дүнд хүний биед хоол хүнсээр орж ирж буй фруктозын 80 орчим хувь нь элгэнд метаболизмд ордог нь тогтоогдсон. Энд фруктоз-6-фосфат болж фосфоржих процесс явагддаг бөгөөд гексокиназа фермент нь энэ процессын катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг.
Энэ процессыг глюкоз саатуулдаг. Үүссэн нэгдэл нь фосфорын хүчлийг арилгахтай хамт хэд хэдэн үе шаттайгаар глюкоз болж хувирдаг. Үүнээс гадна фосфор агуулсан бусад органик нэгдлүүд болон хувирах боломжтой.
АТФ ба фосфофруктокиназын нөлөөн дор фруктоз-6-фосфат нь фруктоз-1,6-дифосфат болж хувирна.
Дараа нь энэ бодис нь гликолизийн шинж чанартай үе шатуудад метаболизмд ордог. Булчин, элэг нь кетогексокиназатай бөгөөд фруктозыг фосфор агуулсан нэгдэл болгон фосфоржуулах үйл явцыг хурдасгадаг. Уг процесс нь глюкозоор хаагдахгүй бөгөөд үүссэн фруктоз-1-фосфат нь кетоз-1-фосфатын альдолазын нөлөөн дор задардаг бөгөөд глицеральдегид ба дигидроксиацетон фосфат болж хувирдаг. Д-глицеральдегид доортриозокиназын нөлөөн дор фосфоржилтод орж, эцэст нь ATP молекулууд ялгарч, дигидроксиацетоны фосфатыг олж авдаг.
Төрөлхийн гажиг
Биохимичид фруктозын солилцоотой холбоотой төрөлхийн зарим эмгэгийг тодорхойлж чадсан. Энэ үзэгдэл (үндсэн фруктозури) нь бие махбод дахь кетогексокиназа ферментийн агууламжийн биологийн дутагдалтай холбоотой тул энэ нүүрс усыг задлах бүх үйл явцыг глюкоз дарангуйлдаг. Энэ зөрчлийн үр дагавар нь цусан дахь фруктозын хуримтлал юм. Фруктозын хувьд бөөрний босго бага байдаг тул цусан дахь нүүрс усны концентраци 0.73 ммоль/л орчим байвал фруктозури илрэх боломжтой.
Галактозын биосинтезд оролцох
Галактоз нь хоол хүнсээр дамжин биед орж, хоол боловсруулах замд задарч глюкоз, галактоз болж хувирдаг. Нэгдүгээрт, энэ нүүрс усыг галактоз-1-фосфат болгон хувиргаж, процессыг галактокиназаар катализатор болгодог. Дараа нь фосфор агуулсан нэгдэл нь глюкоз-1-фосфат болж хувирдаг. Энэ үе шатанд уридин дифосфогалактоз ба UDP-глюкоз үүсдэг. Үйл явцын дараагийн үе шатууд нь глюкозын задралтай төстэй схемийн дагуу явагдана.
Галактозын солилцооны энэ замаас гадна хоёр дахь схем бас боломжтой. Нэгдүгээрт, галактоз-1-фосфат мөн үүсдэг боловч дараагийн үе шатууд нь UTP молекулууд болон глюкоз-1-фосфат үүсэхтэй холбоотой.
Нүүрс усны солилцоотой холбоотой олон эмгэгийн эмгэгийн дунд галактоземи онцгой байр суурь эзэлдэг. Энэ үзэгдэл нь рецессив удамшлын өвчинтэй холбоотой байдаггалактозын улмаас цусан дахь сахарын хэмжээ нэмэгдэж, 16.6 ммоль/л хүрдэг. Үүний зэрэгцээ цусан дахь глюкозын агууламж бараг өөрчлөгддөггүй. Ийм тохиолдолд галактозоос гадна галактоз-1-фосфат нь цусанд хуримтлагддаг. Галактоземи гэж оношлогдсон хүүхдүүд сэтгэцийн хомсдолтой, мөн катаракттай байдаг.
Нүүрс усны солилцооны эмгэгийн өсөлт буурахын хэрээр шалтгаан нь галактозын хоёр дахь замд задардаг. Биохимичид үргэлжилж буй үйл явцын мөн чанарыг олж мэдсэний ачаар бие дэх глюкозын бүрэн задралтай холбоотой асуудлуудыг шийдвэрлэх боломжтой болсон.
