חמצון מלא של גלוקוז. תגובת חמצון הגלוקוז

מאמר זה יבחן כיצד חמצון של גלוקוז. פחמימות הן תרכובות מסוג poligidroksikarbonilnogo, ונגזר ממנו. התכונות האופייניות - הנוכחות של קבוצות אלדהיד או קיטון ולפחות שתי קבוצות הידרוקסיל.

במבנה שלה, פחמימות נחלקות מונוסכרידים, סוכרים, אוליגוסכרידים.

מונוסכרידים

Monosaccharides הם פחמימות פשוטות, אשר לא יכולה להיות נתונה הידרוליזה. תלוי באיזה קבוצה הוא נוכח ההרכב - אלדהיד או קטון מבודד aldose (אלה כוללים גלקטוז, גלוקוז, ריבוז) ו ketoses (ribulose, פרוקטוז).

אוליגוסכרידים

אוליגוסכרידים הם פחמימות מורכבות של שנתיים עד עשר שאריות ממוצא monosaccharide הצטרפו קשרים glycosidic. בהתאם למספר של שאריות monosaccharide להבחין disaccharides, trisaccharides, וכן הלאה. זה נוצר על ידי חמצון של גלוקוז? זה יידון בהמשך.

סוכרים

סוכרים הם פחמימות אשר מכילות יותר מעשר יחידות monosaccharide חברו יחד על ידי קשר גליקוזידי. אם הרכב פוליסכרידי אותה שאריות monosaccharide, זה נקרא gomopolisaharidom (למשל, עמילן). אם שאריות אלה הן שונות - heteropolysaccharide (כגון הפרין).

עד כמה חשוב החמצון של גלוקוז?

הפונקציות של פחמימות בגוף האדם

פחמימות יש את התכונות העיקריות הבאות:

1. אנרגיה. עיקר תפקידם של פחמימות, כפי שהם המקור העיקרי של אנרגיה בגוף. כתוצאת החמצון מרוצה יותר ממחצית מצורכי האנרגיה של האדם. החמצון של גרם אחד של פחמימה שוחרר 16.9 kJ.
2. שמור. גליקוגן ועמילן הם צורת אחסון של חומרים מזינים.
3. מבנה. צלולוזה וחלקם תרכובות סוכרים אחרות מהווים שלד עמיד בצמחים. הם גם, במתחם עם שומנים וחלבונים המהווים חלק בביו-ממברנות התא.
4. מגן. עבור heteropolysaccharides חומצי בתפקיד הסיכה ביולוגית. הן מסתדרות השטח של מפרקים, אשר נמצאים במגע להתחכך זו רירית אחרת, אף, מערכת עיכול.
5. Antigoagulyantnaya. פחמימות זהו הפרין, יש מאפיינים ביולוגיים חשובים - כלומר, מונע קרישת דם.
6. פחמימות מייצגות מקור הפחמן לסינתזה של חלבונים, שומנים וחומצות גרעין.

עבור אורגניזם הם המקור העיקרי של פחמימות, פחמימות תזונתיות - סוכר, עמילן, גלוקוז, לקטוז). גלוקוז יכול להיות מסונתז בגוף מחומצות אמינו, גליצרול, לקטט ו פירובט (גלוקונאוגנזה).

הגליקוליזה

הגליקוליזה מייצגת אחת משלוש צורות אפשריות של תהליך חמצון הגלוקוז. בשנת אנרגיה בתהליך זה הקצאה מאוחסן לאחר מכן על ידי ATP ו- NADH. אחד המולקולה שלה מתפצל לשתי מולקולות של פירובט.

תהליך הגליקוליזה מתרחש תחת השפעת הסוכנים השונים אנזימטי, הטבע הביולוגי זרזים למשל. החמצון החשוב ביותר הוא חמצן, אך ראוי לציין כי תהליך הגליקוליזה יכול להתבצע ללא נוכחות חמצן. סוג זה של הגליקוליזה אנאירובי נקרא.

הגליקוליזה הוא חמצון בשלבים בתהליך אנאירובי של גלוקוז. עם חמצון הגלוקוז הגליקוליזה זו אינה מוחלטת. לפיכך, בשנת החמצון של גלוקוז המיוצר רק מולקולה אחת של פירובט. מנקודת מבט של יתרונות אנרגית הגליקוליזה אנאירובי היא פחות נוחה מאשר אירובי. עם זאת, אם התא עובר חמצן, ההמרה עלולה להתרחש הגליקוליזה אנאירובי האירובי, המהווה את החמצון המלא של גלוקוז.

המנגנון של הגליקוליזה

בתהליך של גליקוליזה הוא נרקב גלוקוז שש-חמצני לשתי מולקולות תלת-חמצני של פירובט. התהליך כולו מחולק לחמישה שלבים הכנה וחמש, שבמהלכו האנרגיה מאוחסנת ATP.

לפיכך, הגליקוליזה מתרחשת בשני שלבים, שכל אחד מהם מחולק לחמישה שלבים.

שלב №1 חמצון הגלוקוז

• בשלב ראשון. בשלב הראשון הוא זרחון של גלוקוז. הפעלת fosfolirirovaniya saccharide מתרחשת על ידי אטום הפחמן השישי.
• השלב השני. תהליך של isomerization של גלוקוז-6-פוספט. בשלב זה, גלוקוז הוא נשאב לתוך פרוקטוז-6-פוספט על ידי פעולה קטליטי של phosphoglucoisomerase.
• השלב השלישי. זירחון של-פוספט פרוקטוז-6. בשלב זה, היווצרות של פרוקטוז 1,6-bisphosphate (נקרא גם aldolase) תחת השפעת phosphofructokinase-1. היא עוסקת בליווי של קבוצת phosphoryl מן אדנוזין אדנוזין מולקולת פרוקטוז.
• השלב הרביעי. בשלב זה, מחשוף aldolase. כתוצאה מכך שתי מולקולות פוספט triose, ובשנת eldozy ketose בפרט.
• השלב החמישי. isomerization פוספט Triose. בשלב זה, glyceraldehyde-3-פוספט שליחה בשלבים של גלוקוז פיצול. כאשר המעבר הזה מתרחש דהידרוקסיאצטון פוספט בצורה של glyceraldehyde-3-פוספט. המעבר מטרה זו מושגת על ידי פעולה של אנזימים.
• השלב השישי. החמצון של glyceraldehyde-3-פוספט. בשלב זה, החמצון של המולקולה זירחון הבא שלה כדי 1,3-diphosphoglycerate.
• השלב השביעי. שלב זה כרוך בהעברת קבוצת פוספט 1,3-diphosphoglycerate כדי ADP. התוצאה הסופית של שלב זה הוא הקים את 3-phosphoglycerate ו ATP.

שלב №2 - חמצון מלא של גלוקוז

• השלב השמיני. בשלב זה, המעבר 3-phosphoglycerate 2-phosphoglycerate. תהליך המעבר מתבצע תחת הפעולה של אנזים כגון מוטאז phosphoglycerate. תגובת חמצון הגלוקוז כימיה זה ממשיך עם נוכחות חובה של מגנזיום (Mg).
• השלב התשיעי. בשלב זה, התייבשות של 2-phosphoglycerate.
• השלב העשירי. על העברת פוספט נגזרה שלבים קודמים זורמים PEP ו- ADP. מיושם על ידי העברת fosfoenulpirovata ADP. כזו תגובה כימית אפשרית בנוכחות יוני מגנזיום (Mg) ואשלגן (K).

בתנאים אירוביים, התהליך מגיע ל- CO ₂ ו- H ₂ O. המשוואה של חמצון הגלוקוז כדלקמן:

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

לפיכך, הצטברות תאים של NADH מתרחשת היווצרות של לקטט מן הגלוקוז. משמעות הדבר היא כי תהליך כזה הוא אנאירובי, והוא עשוי להמשיך בהיעדר חמצן. החמצן - acceptor האלקטרון הסופי, אשר מועברים NADH ב שרשרת הנשימה.

בתהליך של חישוב מאזן האנרגיה של תגובות glycolytic יש להבין כי בכל שלב של השלב השני הוא חזר פעמים. מכאן אנו יכולים להסיק כי בשלב הראשון שתי מולקולות ATP הוא בילה, ובמהלך הזרימה של השלב השני, ATP-זירחון 4 של מולקולת המצע לפי סוג. משמעות הדבר היא כי כתוצאת החמצון של כל מולקולה של גלוקוז לתאים לצבור שתי מולקולות ATP.

בוחנים את החמצון של גלוקוז על ידי חמצן.

מסלול אנאירובית של חמצון הגלוקוז

חמצון אירובית נקרא תהליך החמצון שבו הבחירה באנרגיה מתרחשת וכי מתרחשת בנוכחות חמצן, מימן את המקבל סוף מקרין בשרשרת הנשימה. שבולט מולקולות תורם מימן coenzymes טופס מופחת (FADN2, NADH, NADPH) אשר נוצרים על ידי תגובה של חמצון מצע ביניים.

תהליך החמצון אירובי מסוג דיכוטומית גלוקוז הוא הדרך העיקרית של פירוק גלוקוז בבני אדם. סוג זה של הגליקוליזה יכול להתבצע בכל רקמות ואיברים בגוף האדם. התוצאה של התגובה הזו היא המחשוף של מולקולה של גלוקוז אל מים ודו תחמוצת הפחמן. האנרגיה המשתחררת במקרה זה יהיה שהצטברה ATP. תהליך זה יכול להיות מחולק לשלושה שלבים:

1. תהליך ההמרה של מולקולות גלוקוז לתוך זוג מולקולות של פירובט. התגובה מתרחשת בציטופלסמה התא הוא באופן מסוים את פירוק גלוקוז.
2. תהליך ההיווצרות של אצטיל-CoA reductase ב decarboxylation החמצונים של פירובט. תגובה זו מתרחשת במיטוכונדריה התא.
3. החמצון של אצטיל-CoA למעגל קרבס. התגובה מתרחשת במיטוכונדריה התא.

בכל שלב של התהליך הזה מייצר את הטפסים המופחתים של coenzymes, על ידי חמצון מתחמי אנזים של שרשרת הנשימה. זה מייצר ATP על ידי חמצון של גלוקוז.

coenzymes החינוך

Coenzymes אשר נוצרות על המדרגה השנייה והשלישית של הגליקוליזה אירובית, הם מתחמצנים ישירות במיטוכונדריה התא. במקביל לכך, NADH, אשר הוקמה בשנת בציטופלסמה של התא במהלך התגובה של השלב הראשון של הגליקוליזה אירובית, אין יכולת לחדור דרך הממברנה של המיטוכונדריה. מימן מועבר NADH אל המיטוכונדריה בתא ציטופלסמית ידי מחזורי הסעות. בין מחזורים אלה יכולים להבחין בין עיקרי - malate-aspartate.

לאחר מכן, באמצעות NADH ציטופלסמית מתרחשת malate שיקום oxaloacetate שבתורה, נכנס המיטוכונדריה בתא ולאחר מכן חמצון על ידי הפחתה של NAD במיטוכונדריה. Oxaloacetate חוזר אל הציטופלסמה בצורת aspartate.

צורות מוטציה של הגליקוליזה

ההתקדמות של הגליקוליזה עשויה להיות מלווה נוסף על ידי שחרור של 1.3 ו 2.3-bifosfoglitseratov. לפיכך 2,3-bifosfoglitserat תחת השפעת הזרזים הביולוגיים ניתן למחזר את התהליך הגליקוליזה, ולאחר מכן לשנות את צורתו של 3-phosphoglycerate. אנזימים אלה לשחק במגוון תפקידים. לדוגמא, 2,3-bifosfoglitserat הממוקם המוגלובין, מקדם את המעבר של חמצן לרקמות, ובכך תורם להפחתת ניתוק זיקת חמצן אריתרוציטים.

מסקנה

חיידקים רבים יכולים לשנות את מהלך טופס הגליקוליזה על שלביה השונים. אפשר להפחית הסכום או השינוי המוחלט שלהם משלבים אלה על ידי ההשפעה של תרכובות אנזימים שונות. חלקם של חיידקים אנאירוביים יש את יכולת שיטות פירוק פחמימות אחרות. רוב תרמופיל יש רק שני של האנזים הגליקוליזה, בפרט, אנולאז קינאז פירובט.

הסתכלנו איך ממשיך חמצון של גלוקוז בגוף.