Biolojia inasoma nini? Glycolysis ni mchakato mbaya wa enzymatic wa kuvunjika kwa glucose ambayo hutokea katika tishu za wanyama na binadamu bila matumizi ya oksijeni. Ni yeye anayezingatiwa na wataalamu wa biokemia kama njia ya kupata asidi ya lactic na molekuli za ATP.
Ufafanuzi
Aerobiki glycolysis ni nini? Biokemia inauchukulia mchakato huu kama mchakato pekee tabia ya viumbe hai vinavyotoa nishati.
Ni kwa msaada wa mchakato huo kwamba kiumbe cha wanyama na wanadamu kinaweza kufanya kazi fulani za kisaikolojia kwa muda fulani katika hali ya ukosefu wa oksijeni.
Iwapo mchakato wa kuvunjika kwa glukosi utafanywa kwa ushiriki wa oksijeni, aerobic glycolysis hutokea.
Biolojia yake ni nini? Glycolysis inachukuliwa kuwa hatua ya kwanza katika mchakato wa kuongeza glukosi kwenye maji na dioksidi kaboni.
Kurasa za Historia
Neno "glycolysis" lilitumiwa na Lépin mwishoni mwa karne ya kumi na tisa kwa mchakato wa kupunguza sukari ya damu ambayo iliondolewa kwenye mfumo wa mzunguko. Baadhi ya microorganisms wana michakato ya fermentation ambayo ni sawa na glycolysis. Kwa vilemabadiliko hutumia enzymes kumi na moja, ambazo nyingi zimetengwa kwa fomu ya homogeneous, iliyosafishwa sana au ya fuwele, mali zao zinasoma vizuri. Mchakato huu hufanyika katika hyaloplasm ya seli.
Maalum ya mchakato
Gikolisisi huendelea vipi? Biokemia ni sayansi ambayo mchakato huu unazingatiwa kama athari ya hatua nyingi.
Mitikio ya kwanza ya enzymatic ya glycolysis, phosphorylation, inahusishwa na uhamisho wa orthofosfati hadi glukosi na molekuli za ATP. Kimeng'enya cha hexokinase hufanya kama kichocheo katika mchakato huu.
Uzalishaji wa glukosi-6-fosfati katika mchakato huu unafafanuliwa na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha nishati ya mfumo, yaani, mchakato wa kemikali usioweza kutenduliwa unafanyika.
Kimeng'enya kama vile hexokinase hufanya kama kichocheo cha mchakato wa fosforasi ya si tu D-glucose yenyewe, lakini pia D-mannose, D-fructose. Mbali na hexokinase, kuna kimeng'enya kingine kwenye ini - glucokinase, ambayo huchochea mchakato wa phosphorylation ya D-glucose moja.
Hatua ya pili
Je, biokemia ya kisasa inaelezeaje hatua ya pili ya mchakato huu? Glycolysis katika hatua hii ni mpito wa glukosi-6-fosfati chini ya ushawishi wa isomerasi ya hexose phosphate kuwa dutu mpya - fructose-6-fosfati.
Mchakato unaendelea katika pande mbili zinazokinzana, hauhitaji viambajengo.
Hatua ya tatu
Inahusishwa na fosforasi ya fructose-6-fosfati inayotokana na usaidizi wa molekuli za ATP. Accelerator ya mchakato huu ni enzyme phosphofructokinase. Mwitikioinachukuliwa kuwa haiwezi kutenduliwa, hutokea mbele ya cations za magnesiamu, inachukuliwa kuwa hatua ya polepole ya mwingiliano huu. Ni yeye ambaye ndiye msingi wa kuamua kiwango cha glycolysis.
Phosphofructokinase ni mojawapo ya viwakilishi vya vimeng'enya vya allosteric. Imezuiwa na molekuli za ATP, zinazochochewa na AMP na ADP. Katika kesi ya ugonjwa wa kisukari, wakati wa kufunga, na pia katika hali nyingine nyingi ambazo mafuta hutumiwa kwa kiasi kikubwa, maudhui ya citrate katika seli za tishu huongezeka mara kadhaa. Chini ya hali kama hizi, kuna kizuizi kikubwa cha shughuli kamili ya phosphofructokinase kwa citrate.
Iwapo uwiano wa ATP na ADP unafikia thamani kubwa, phosphofructokinase imezuiwa, ambayo husaidia kupunguza kasi ya glycolysis.
Je, unawezaje kuongeza glycolysis? Biokemia inapendekeza kupunguza sababu ya kiwango cha hii. Kwa mfano, katika misuli isiyofanya kazi, shughuli ya phosphofructokinase ni ya chini, lakini mkusanyiko wa ATP huongezeka.
Msuli unapofanya kazi, kuna matumizi makubwa ya ATP, ambayo husababisha kuongezeka kwa kiwango cha kimeng'enya, na kusababisha kuongeza kasi ya mchakato wa glycolysis.
Hatua ya nne
Enzyme aldolase ndio kichocheo cha sehemu hii ya glycolysis. Shukrani kwake, mgawanyiko wa kubadilishwa wa dutu katika phosphotrioses mbili hutokea. Kulingana na thamani ya halijoto, msawazo huwekwa katika viwango tofauti.
Je, biokemia inaelezeaje kinachoendelea? Glycolysis na ongezeko la joto huendelea kwa mwelekeo wa mmenyuko wa moja kwa moja, bidhaaambayo ni glyceraldehyde-3-phosphate na dihydroxyacetone phosphate.
Hatua nyingine
Hatua ya tano ni mchakato wa kufyonza kwa fosfati tatu. Kichocheo cha mchakato huu ni kimeng'enya cha triose phosphate isomerase.
Matendo ya sita katika umbo la muhtasari hueleza utengenezwaji wa asidi 1,3-diphosphorglyceric pamoja na NAD fosfati kama kipokezi cha hidrojeni. Ni wakala huu wa isokaboni ambao huondoa hidrojeni kutoka kwa glyceraldehyde. Dhamana inayotokana ni dhaifu, lakini ina nishati nyingi, na inapopasuka, asidi 1, 3-diphosphoglyceric hupatikana.
Hatua ya saba, iliyochochewa na phosphoglycerate kinase, inahusisha uhamishaji wa nishati kutoka kwa mabaki ya fosfati hadi ADP ili kuunda asidi 3-phosphoglyceric na ATP.
Katika mmenyuko wa nane, uhamisho wa intramolecular wa kikundi cha phosphate hutokea, wakati mabadiliko ya asidi 3-phosphoglyceric kuwa 2-phosphoglycerate huzingatiwa. Mchakato huo unaweza kutenduliwa, kwa hivyo kani za magnesiamu hutumika kwa utekelezaji wake.
Asidi
2,3-diphosphosphoglyceric hutumika kama kiambatanisho cha kimeng'enya katika hatua hii.
Matendo ya tisa yanahusisha mabadiliko ya asidi-2-phosphoglyceric hadi phosphoenolpyruvate. Kimeng'enya cha enolase, ambacho huwashwa na kasheni za magnesiamu, hufanya kazi kama kichapuzi cha mchakato huu, na floridi hufanya kama kizuizi katika kesi hii.
Mitikio ya kumi huendelea na kuvunjika kwa dhamana na uhamisho wa nishati ya mabaki ya fosfeti hadi ADP kutoka kwa asidi ya phosphoenolpyruvic.
Hatua ya kumi na moja inahusishwa na kupunguzwa kwa asidi ya pyruvic, kupata asidi ya lactic. Ugeuzaji huu unahitaji ushiriki wa kimeng'enya cha lactate dehydrogenase.
Je, unawezaje kuandika glycolysis kwa njia ya jumla? Matendo, biokemi ambayo ilijadiliwa hapo juu, hupunguzwa hadi glycolytic oxidoreduction, ikiambatana na uundaji wa molekuli za ATP.
Thamani ya mchakato
Tuliangalia jinsi biokemia inaelezea glycolysis (maitikio). Umuhimu wa kibiolojia wa mchakato huu ni kupata misombo ya phosphate na hifadhi kubwa ya nishati. Ikiwa molekuli mbili za ATP zitatumika katika hatua ya kwanza, basi hatua hiyo inahusishwa na uundaji wa molekuli nne za kiwanja hiki.
Biolojia yake ni nini? Glycolysis na glukoneojenesisi ni nishati bora: molekuli 2 za ATP huchangia molekuli 1 ya glukosi. Mabadiliko ya nishati wakati wa kuundwa kwa molekuli mbili za asidi kutoka kwa glucose ni 210 kJ / mol. 126 kJ majani kwa namna ya joto, 84 kJ hujilimbikiza katika vifungo vya phosphate vya ATP. Dhamana ya mwisho ina thamani ya nishati ya 42 kJ / mol. Biokemia inahusika na mahesabu sawa. Aerobic na anaerobic glycolysis ina ufanisi wa 0.4.
Hali za kuvutia
Kutokana na majaribio mengi, iliwezekana kubainisha thamani halisi za kila mmenyuko wa glycolysis unaotokea katika erithrositi za binadamu. Miitikio minane ya glycolysis inakaribia usawa wa kidhibiti cha halijoto, michakato mitatu inahusishwa na upungufu mkubwa wa kiasi cha nishati isiyolipishwa, na inachukuliwa kuwa haiwezi kutenduliwa.
gluconeogenesis ni nini? Biokemia ya mchakato ni pamoja na kuvunjika kwa wanga, ambayo hufanyika ndanihatua kadhaa. Kila hatua inadhibitiwa na enzymes. Kwa mfano, katika tishu ambazo zina sifa ya kimetaboliki ya aerobic (tishu za moyo, figo), inadhibitiwa na isoenzymes LDH1 na LDH2. Zinazuiliwa na kiasi kidogo cha pyruvate, kwa sababu ambayo awali ya asidi ya lactic hairuhusiwi, na uoksidishaji kamili wa acetyl-CoA katika mzunguko wa asidi ya tricarboxylic hupatikana.
Ni nini kingine kinachoashiria anaerobic glycolysis? Biokemia, kwa mfano, inahusisha ujumuishaji wa wanga nyingine katika mchakato.
Kutokana na tafiti za kimaabara, ilibainika kuwa takribani asilimia 80 ya fructose inayoingia kwenye mwili wa binadamu na chakula hutengenezewa ini. Hapa, mchakato wa fosforasi yake kwa fructose-6-phosphate hufanyika, kimeng'enya cha hexokinase hufanya kama kichocheo cha mchakato huu.
Mchakato huu umezuiwa na glukosi. Mchanganyiko unaosababishwa hubadilishwa kuwa glucose kupitia hatua kadhaa, ikifuatana na kuondolewa kwa asidi ya fosforasi. Zaidi ya hayo, mabadiliko yake yanayofuata kuwa misombo ya kikaboni iliyo na fosforasi yanawezekana.
Chini ya ushawishi wa ATP na phosphofructokinase, fructose-6-fosfati itabadilishwa kuwa fructose-1,6-diphosphate.
Kisha dutu hii hutiwa metaboli kupitia hatua za glycolysis. Misuli na ini zina ketohexokinase, ambayo inaweza kuharakisha mchakato wa fosforasi ya fructose kwenye kiwanja chake kilicho na fosforasi. Mchakato haujazuiwa na glucose, na kusababisha fructose-1-phosphate hutengana chini ya ushawishi wa ketose-1-phosphate aldolase katika glyceraldehyde na dihydroxyacetone phosphate. D-glyceraldehyde chinichini ya ushawishi wa triozokinase, huingia kwenye fosforasi, hatimaye molekuli za ATP hutolewa na dihydroxyacetone phosphate hupatikana.
Matatizo ya kuzaliwa nayo
Wataalamu wa biokemia wameweza kutambua baadhi ya hitilafu za kuzaliwa zinazohusishwa na kimetaboliki ya fructose. Jambo hili (fructosuria muhimu) linahusishwa na upungufu wa kibaiolojia katika maudhui ya enzyme ketohexokinase katika mwili, kwa hiyo, taratibu zote za kuvunjika kwa kabohaidreti hii huzuiwa na glucose. Matokeo ya ukiukwaji huu ni mkusanyiko wa fructose katika damu. Kwa fructose, kizingiti cha figo ni cha chini, kwa hivyo fructosuria inaweza kugunduliwa katika viwango vya wanga katika damu karibu 0.73 mmol/L.
Kushiriki katika uundaji wa galactose
Galactose huingia mwilini na chakula, ambacho huvunjwa katika njia ya utumbo kuwa glukosi na galactose. Kwanza, kabohaidreti hii inabadilishwa kuwa galactose-1-phosphate, mchakato huchochewa na galactokinase. Kisha, kiwanja kilicho na fosforasi kinabadilishwa kuwa glucose-1-phosphate. Katika hatua hii, diphosphogalactose ya uridine na UDP-glucose pia huundwa. Hatua zinazofuata za mchakato huendelea kulingana na mpango sawa na mgawanyiko wa glukosi.
Kando na njia hii ya kimetaboliki ya galactose, mpango wa pili pia unawezekana. Kwanza, galactose-1-phosphate pia huundwa, lakini hatua zinazofuata zinahusishwa na uundaji wa molekuli za UTP na glukosi-1-phosphate.
Kati ya hali nyingi za patholojia zinazohusiana na kimetaboliki ya wanga, galactosemia inachukua nafasi maalum. Jambo hili linahusishwa na ugonjwa wa kurithi kwa kiasi kikubwa, naambayo kiwango cha sukari katika damu huongezeka kutokana na galactose na kufikia 16.6 mmol / l. Wakati huo huo, hakuna mabadiliko katika yaliyomo katika sukari ya damu. Mbali na galactose, katika hali hiyo, galactose-1-phosphate pia hujilimbikiza katika damu. Watoto waliogunduliwa na galactosemia wana udumavu wa kiakili na pia wana mtoto wa jicho.
Kadiri ukuaji wa matatizo ya kimetaboliki ya kabohaidreti unavyopungua, sababu ni kuvunjika kwa galactose kwenye njia ya pili. Shukrani kwa ukweli kwamba wataalamu wa biokemia waliweza kujua kiini cha mchakato unaoendelea, iliwezekana kukabiliana na matatizo yanayohusiana na mgawanyiko usio kamili wa glucose katika mwili.
