Gluck adalah pro (dari bahasa Yunani. Glykys - sweet), gula anggur, dekstrosa; karbohidrat, yang paling umum di alam; mengacu pada heksosa, yaitu, monosakarida yang mengandung 6 atom karbon. Kristal tidak berwarna, tpl 146,5 ° C Larut dalam air. Larutan glukosa mengandung molekul dalam bentuk-a dan bentuk-b; keseimbangan tercapai ketika rasio bentuk-bentuk ini adalah 37% dan 63%. Glukosa aktif secara optik, memutar berkas terpolarisasi ke kanan. a -Glucose adalah komponen penting semua organisme hidup, dari virus hingga tanaman tingkat tinggi dan vertebrata (termasuk manusia); Ini adalah komponen dari berbagai senyawa, dari sukrosa, selulosa dan pati hingga glikoprotein tertentu dan asam ribonukleat virus. Untuk sejumlah bakteri, glukosa adalah satu-satunya sumber energi. Glukosa terlibat dalam banyak reaksi metabolisme.
Kandungan glukosa darah manusia adalah sekitar 100 mg%, itu diatur oleh rute neurohumoral (lihat. Metabolisme karbohidrat). Penurunan kadar glukosa (lihat Hipoglikemia) hingga 40 mg% menyebabkan gangguan drastis pada sistem saraf pusat. Cara utama menggunakan glukosa dalam tubuh adalah: transformasi anaerob, disertai dengan sintesis ATP (lihat. Asam adenosin fosfat) dan diakhiri dengan pembentukan asam laktat (lihat Glikolisis); sintesis glikogen; oksidasi aerob menjadi asam glukonat di bawah aksi enzim glukosa oksidase (proses ini melekat pada beberapa mikroorganisme yang menggunakannya untuk energi, mengalir dengan penyerapan oksigen di udara); transformasi dalam pentosa dan gula sederhana lainnya (siklus pentosa fosfat). Dengan oksidasi glukosa enzimatik penuh menjadi CO2 dan H.2O energi dilepaskan: C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6 jam2O + 686 kkal / mol, banyak di antaranya terakumulasi oleh senyawa tipe-ATP berenergi tinggi. Sintesis glukosa dari komponen anorganik adalah proses kebalikannya dan dilakukan oleh tanaman dan beberapa bakteri yang menggunakan energi sinar matahari (fotosintesis) dan reaksi oksidatif kimia (chemosynthesis).
Dalam industri, glukosa diproduksi oleh hidrolisis pati. Ini digunakan dalam industri gula-gula; sebagai obat - dalam pengobatan.
Untuk tujuan medis, mereka menggunakan glukosa dalam bubuk dan tablet, serta larutan glukosa isotonik (4,5–5%) dan hipertonik (10–40%). Solusi isotonik digunakan (disuntikkan secara subkutan dan enema) untuk mengisi kembali tubuh dengan cairan; mereka juga merupakan sumber bahan nutrisi yang mudah dicerna. Dengan diperkenalkannya solusi hipertonik (intravena), tekanan osmotik darah naik, proses metabolisme ditingkatkan, fungsi antitoksik hati ditingkatkan, aktivitas kontraktil otot jantung meningkat, pembuluh darah melebar, dan urin meningkat. Larutan glukosa digunakan pada penyakit menular, penyakit jantung, berbagai keracunan, dll., Sering kali dikombinasikan dengan asam askorbat.
Komponen utama makanan
Ada tiga area utama penggunaan glukosa dalam tubuh:
glukosa dioksidasi menjadi energi;
ketika jumlah glukosa melebihi jumlah yang dibutuhkan untuk energi, itu berubah menjadi glikogen otot dan hati;
ketika glikogen jenuh, glukosa diubah menjadi lemak, yang disimpan dalam sel-sel lemak. [11.-C.13]
Air diperlukan manusia sebagai media untuk melakukan sejumlah fungsi: pencernaan, penyerapan dan transportasi nutrisi melalui saluran pencernaan dan sistem peredaran darah; pembubaran produk metabolisme dan ekskresinya dengan urin; menyediakan lingkungan. Dengan partisipasi air, semua reaksi biokimia dilakukan; transmisi sinyal listrik antar sel; pengaturan suhu tubuh (tubuh mendingin saat air menguap); pembentukan lingkungan - pelumas untuk memindahkan dan menggosok bagian tubuh, seperti sendi; menyediakan tubuh dengan nutrisi yang larut dalam air. Kelebihan air dengan jumlah elektrolit normal diekskresikan dalam urin dan keringat. Kekurangan air dalam tubuh terasa sangat cepat. Gejala pertama adalah sensasi haus, yang kedua adalah penurunan jumlah atau penghentian total urin.
Peran biologis terpenting dari makanan adalah menyediakan energi bagi tubuh.
Energi makanan dihabiskan untuk:
mempertahankan suhu tubuh yang konstan;
implementasi semua fungsi biologis dan proses biokimia;
pada kinerja oleh otot-otot pekerjaan mekanik;
pencernaan dan asimilasi makanan.
Nutrisi esensial yang paling penting adalah vitamin - senyawa organik berbobot molekul rendah yang diperlukan untuk pelaksanaan mekanisme katalisis enzimatik, proses metabolisme normal, mempertahankan homeostasis, dukungan biokimiawi dari semua fungsi vital tubuh. Vitamin terlibat dalam fungsi enzim. Kurangnya asupan satu atau lain vitamin dengan makanan menyebabkan kekurangannya dalam tubuh dan pengembangan penyakit defisiensi vitamin yang sesuai, yang didasarkan pada pelanggaran proses biokimiawi yang tergantung pada vitamin ini. Kekurangan vitamin dan elemen pelacak juga disebut "rasa lapar yang tersembunyi", karena tidak terwujud secara klinis untuk waktu yang lama. Kekurangan setiap vitamin dapat menyebabkan gangguan metabolisme yang serius. Kehamilan, menyusui wanita dan anak-anak dalam masa-masa kritis perkembangan, serta anak-anak yang tumbuh dalam kondisi yang kurang beruntung secara sosial, dilemahkan oleh penyakit yang berulang-ulang adalah yang paling berisiko mengembangkan negara-negara yang kekurangan.
Jika tubuh tidak menerima jumlah vitamin yang tepat untuk waktu yang lama, maka defisiensi vitamin dengan manifestasi klinis tertentu muncul dan selanjutnya meningkatkan defisiensi vitamin dapat berhenti pada level awal apa pun. Namun, jika dominasi konsumsi vitamin di atas asupannya berlanjut, secara alami, manifestasi defisiensi vitamin akan berlanjut. Biasanya ada dua derajat defisiensi vitamin: avitaminosis dan hipovitaminosis.
Avitaminosis dipahami sebagai defisiensi yang dalam dari satu atau lain vitamin dengan gambaran klinis yang dikembangkan dari keadaan defisiensi: dengan defisiensi vitamin C - penyakit kudis, vitamin D-rakhitis, vitamin B1-beriberi, vitamin PP-pellagra, vitamin B12 - anemia berbahaya
Kelebihan vitamin diamati dengan meningkatnya asupan ke dalam tubuh atau melanggar eliminasi (penyakit hati, ginjal). Paling sering, hypervitaminosis diamati dengan konsumsi vitamin, suplemen gizi, makanan yang diperkaya, konsumsi makanan mewah dalam jangka waktu lama.
Cara menggunakan glukosa dalam tubuh
Glukosa adalah metabolit utama dan bentuk transportasi karbohidrat pada manusia dan hewan. Sumber glukosa adalah karbohidrat makanan, glikogen jaringan dan proses glukoneogenesis di hati dan zat kortikal ginjal. Untuk memasukkan glukosa ke dalam metabolisme, harus difosforilasi untuk membentuk glukosa-6-fosfat (G-6-F), yang kemudian dapat dikonversi melalui berbagai jalur metabolisme. Dalam Fig. 17.1. Jalur utama metabolisme glukosa disajikan.
Glikolisis
Glikolisis adalah cara utama katabolisme glukosa dengan transformasi enzimatik berturut-turut menjadi laktat (tanpa konsumsi oksigen - glikolisis anaerob) atau melalui dekarboksilasi oksidatif piruvat menjadi CO2 dan H.2O (di hadapan oksigen - glikolisis aerob).
Proses glikolisis aerob meliputi beberapa tahap:
1. Glikolisis aerobik - proses oksidasi glukosa dengan pembentukan dua molekul piruvat;
2. Jalur umum katabolisme, termasuk dekarboksilasi oksidatif piruvat menjadi asetil KoA dan oksidasi lebih lanjut dalam siklus asam trikarboksilat;
3. Rantai respirasi jaringan, ditambah dengan reaksi dehidrogenasi yang terjadi dalam proses dekomposisi glukosa.
Total hasil ATP dalam oksidasi 1 mol glukosa menjadi CO2 dan H.2O adalah 38 mol.
Fig. 17.-1. Skema umum metabolisme glukosa.
1 - glikolisis aerobik; 2 - glikolisis anaerob; 3 - fermentasi alkohol; 4 - jalur pentosa fosfat; 5 - sintesis glikogen; 6 - pemecahan glikogen; 7 - glukoneogenesis.
Glikolisis anaerob adalah proses pemisahan glukosa untuk membentuk laktat sebagai produk akhir. Proses ini berlangsung tanpa menggunakan oksigen dan karenanya tidak bergantung pada kerja jaringan mitokondria. ATP dibentuk di sini melalui reaksi fosforilasi substrat. Keseimbangan ATP selama glikolisis anaerob adalah 2 mol per 1 mol glukosa.
Glikolisis aerobik terjadi di banyak organ dan jaringan dan berfungsi sebagai sumber energi utama, meskipun bukan satu-satunya, untuk aktivitas vital.
Selain fungsi energi, glikolisis juga dapat melakukan fungsi anabolik. Metabolit glikolisis digunakan untuk mensintesis senyawa baru. Jadi, fruktosa-6-fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat terlibat dalam pembentukan ribosa-5-fosfat - komponen struktural nukleotida. 3-fosfogliserat dapat dimasukkan dalam sintesis asam amino seperti serin, glisin, sistein. Dalam hati dan jaringan adiposa, asetil-KoA, yang terbentuk dari piruvat, digunakan sebagai substrat dalam biosintesis asam lemak dan kolesterol.
Glikolisis anaerob diaktifkan di otot selama kerja otot intensif, terjadi di eritrosit (mereka kekurangan mitokondria), serta dalam kondisi yang berbeda pasokan oksigen yang terbatas (kejang dan trombosis pembuluh darah, pembentukan plak aterosklerotik).
Pentose phosphate pathway (PPP)
PFP, juga disebut pirau heksosa-monofosfat, berfungsi sebagai alternatif dengan mengoksidasi glukosa-6-fosfat. Menurut PFP, hingga 33% dari semua glukosa dimetabolisme di hati, hingga 20% di jaringan adiposa, hingga 10% di eritrosit, dan kurang dari 1% di jaringan otot. PPP paling aktif terjadi pada jaringan adiposa, hati, korteks adrenal, sel darah merah, kelenjar susu selama laktasi, testis. PFP terdiri dari 2 fase (bagian) - pengoksidasi dan non-oksidasi.
Pada fase oksidatif, glukosa-6-fosfat dioksidasi secara ireversibel menjadi pentosa - ribulosa-5-fosfat, dan NADPH tereduksi terbentuk.2. Dalam fase non-oksidatif, ribulosa-5-fosfat secara reversibel dikonversi menjadi ribosa-5-fosfat, metabolit glikolisis dan gula terfosforilasi lainnya.
Peran biologis TFG:
1. Jam dikembalikan NADPH2 untuk biosintesis regeneratif (asam lemak, kolesterol, dll).
2. Sintesis pentosa fosfat untuk pembentukan asam nukleat dan beberapa koenzim.
3. Sintesis monosakarida dengan jumlah atom karbon dari 3 hingga 8.
4. Netralisasi xenobiotik - NADPH diperlukan2.
5. Pada tumbuhan - partisipasi dalam fase gelap fotosintesis sebagai akseptor CO2.
PFP tidak mengarah pada sintesis ATP, yaitu tidak memenuhi fungsi energi.
Glukoneogenesis (GNG)
Glukoneogenesis adalah sintesis glukosa dari prekursor non-karbohidrat. Fungsi utama GNG adalah untuk mempertahankan tingkat glukosa dalam darah selama puasa yang lama dan aktivitas fisik yang intens. Proses ini terjadi terutama di hati dan kurang intensif di substansi kortikal ginjal, serta di mukosa usus. Jaringan ini dapat menghasilkan 80-100 g glukosa per hari.
Substrat primer (prekursor) dalam GNG adalah laktat, gliserol, sebagian besar asam amino. Dimasukkannya substrat ini dalam GNG tergantung pada keadaan fisiologis organisme.
Laktat - produk glikolisis anaerob, terbentuk di otot yang bekerja dan, terus menerus dalam sel darah merah. Dengan demikian, laktat digunakan terus menerus dalam GNG. Gliserol dilepaskan selama hidrolisis lemak dalam jaringan adiposa selama periode kelaparan atau selama aktivitas fisik yang berkepanjangan. Asam amino terbentuk sebagai akibat dari pemecahan protein otot dan dilakukan dalam GNG dengan puasa yang berkepanjangan atau kerja otot yang berkepanjangan. Asam amino, yang, ketika dikatabolisme, dikonversi menjadi piruvat atau metabolit dari siklus asam trikarboksilat, dapat dianggap sebagai prekursor potensial glukosa dan disebut glikogenik.
Dari semua asam amino yang memasuki hati, sekitar 30% adalah alanin. Ini karena pemecahan protein otot menghasilkan asam amino, banyak di antaranya segera dikonversi menjadi piruvat, atau pertama menjadi oksaloasetat, dan kemudian menjadi piruvat. Yang terakhir dikonversi menjadi alanin, memperoleh kelompok amino dari asam amino lainnya. Alanin dari otot dibawa oleh darah ke hati, di mana ia kembali dikonversi menjadi piruvat, yang sebagian teroksidasi dan sebagian dimasukkan ke dalam GNG. Urutan transformasi seperti itu mengarah pada pembentukan siklus glukosa-alanin.
Fig. 17.2. Siklus glukosa-alanin.
Jalur Asam Glukuronat
Proporsi glukosa, dialihkan ke metabolisme di sepanjang jalur asam glukuronat sangat kecil dibandingkan dengan sejumlah besar, dibagi dalam proses glikolisis atau sintesis glikogen. Namun, produk dari jalur sekunder ini sangat penting bagi tubuh.
UDF-glukuronat membantu menetralkan beberapa zat dan obat asing. Selain itu, berfungsi sebagai prekursor residu D-glukuronat dalam molekul asam hialuronat dan heparin. Asam askorbat (vitamin C) tidak disintesis pada manusia, babi guinea, dan beberapa spesies monyet, karena mereka kekurangan enzim gulonactone oksidase. Spesies ini harus menerima semua vitamin C yang mereka butuhkan dari makanan.
Rincian glukosa aerobik.
Sintesis glikogen
Glukosa, yang digunakan untuk mensintesis glikogen, sudah diaktifkan.
Secara skematis, aktivasi glukosa dapat direpresentasikan sebagai berikut:
+ ATP + UTP
GlGl-6-f Gl-1-f Gl-1-UDF
- ADF - FF
Sintesis glikogen dilakukan dengan melampirkan UDP-glukosa yang dihasilkan ke rantai eksternal molekul glikogen yang ada dalam sel-sel hati, yang disebut "priming". Dalam hal ini, hanya residu glukosa yang termasuk dalam molekul glikogen. Sebagai hasil dari penambahan residu glukosa berulang, rantai eksternal diperpanjang dan bercabang, yang mengarah ke peningkatan yang signifikan dalam ukuran molekul glikogen.
Molekul UDP yang dilepaskan selama proses sintesis glikogen bereaksi dengan ATP dan berubah menjadi UTP:
UDF + ATP UTP + ADF
Dengan demikian, ATP adalah sumber energi untuk sintesis glikogen, dan UTP bertindak sebagai pembawa energi.
Karena sintesis, glikogen terakumulasi di hati dan konsentrasinya dapat mencapai 5-6%. Konversi glukosa menjadi glikogen di hati mencegah peningkatan tajam dalam kandungannya dalam darah selama makan.
Sintesis glikogen dari glukosa juga terjadi pada otot, tetapi konsentrasinya di dalamnya tidak melebihi 2-3%. Pembentukan glikogen di otot berkontribusi pada hiperglikemia makanan..
Sintesis glikogen dipercepat oleh hormon monosulinum.
Kerusakan glikogen
Di antara waktu makan, glikogen hati dipecah dan diubah menjadi glukosa, yang masuk ke dalam darah. Peluruhan ini datang dengan partisipasi asam fosfat dan disebut fosforolisis. Di bawah aksi asam fosfat, residu glukosa dalam bentuk glukosa-1-fosfat berhasil dipisahkan dari rantai glikogen eksternal. Glikogen sepenuhnya tidak rusak. Molekul glikogen kecil yang tersisa berfungsi sebagai "benih" selama sintesis dari glukosa.
Fosforolisis hasil glikogen sesuai dengan persamaan berikut:
Glikogen asli Glikogen- "benih"
Gl-1-f Gl-6-f Glukosa + N3Ro4
Pemecahan glikogen dalam hati menjadi glukosa sering disebut sebagai glukogenesis dan dipercepat oleh hormon glukagon dan adrenalin.
Karena aliran dalam hati dari dua proses yang berlawanan: sintesis glikogen dari glukosa dan penguraiannya menjadi glukosa lagi, konsentrasinya dalam darah berubah hanya dalam kisaran kecil, dan oleh karena itu darah secara konstan memasok semua organ dengan glukosa.
Pada otot, kerusakan glikogen biasanya diamati ketika melakukan pekerjaan fisik. Namun, glukosa bebas tidak terbentuk di sini, karena tidak ada enzim dalam sel otot yang menyebabkan hidrolisis glukosa-6-fosfat. Glukosa-1-fosfat dan glukosa-6-fosfat karena adanya residu fosfat melalui dinding sel otot tidak dapat lewat dan oleh karena itu semua transformasi lebih lanjut dari senyawa-senyawa ini mengalir langsung ke otot-otot dan bertujuan untuk menyediakan energi.
Hancurnya glikogen di otot merangsang hormon adrenalin, yang dilepaskan ke dalam darah hanya selama kerja otot.
Katabolisme karbohidrat
Penggunaan glukosa dalam tubuh dilakukan dengan dua cara:
· Sebagian besar karbohidrat (90-95%) mengalami dekomposisi di sepanjang jalur hekso-difosfat (jalur GDF), yang merupakan sumber energi utama bagi tubuh.
· Bagian glukosa yang tidak signifikan (5-10%) hancur di sepanjang jalur hekso-monofosfat (jalur GMP), yang memiliki tujuan anabolik dan menyediakan berbagai sintesis dengan ribosa dan hidrogen dalam bentuk NADPH2
Jalur GDF bisa menjadi aerobik dan aerobik. Jalur GDF aerobik berfungsi terus menerus, dan pemecahan karbohidrat anaerobik diamati hanya dengan meningkatnya kebutuhan energi sel, terutama pada otot rangka.
Rincian glukosa aerobik.
Pemecahan karbohidrat secara aerobik melalui jalur PDB adalah proses multi-langkah yang kompleks yang melibatkan lusinan reaksi antara yang pada akhirnya mengarah pada pembentukan karbon dioksida dan air dengan melepaskan sejumlah besar energi. Proses ini dapat dibagi menjadi tiga tahap, berturut-turut mengikuti satu sama lain.
Tahap pertama dari jalur PDB berlangsung dalam sitoplasma sel. Pada tahap ini, glukosa diubah menjadi asam piruvat (piruvat). Tahap ini sering disebut glikolisis.
Pada tahap pertama, glukosa melalui interaksi dengan ATP masuk ke bentuk aktif - glukosa-6-fosfat:
Ini adalah satu-satunya reaksi yang dialami glukosa dalam tubuh. Karena itu, semua transformasi glukosa dalam tubuh dimulai dengan pembentukan glukosa-6-fosfat. Selanjutnya, glukosa-6-fosfat memasuki berbagai jalur metabolisme glukosa.
Selama oksidasi aerobik, glukosa diubah menjadi produk akhir - karbon dioksida dan air - dengan melepaskan sejumlah besar energi, di mana 36-38 molekul ATP disintesis per satu molekul glukosa.
Persamaan terakhir dari jalur GDF glukosa aerobik
Langkah penting dalam dekomposisi aerobik glukosa adalah siklus Krebs, di mana asetil koenzim A dioksidasi menjadi CO2 dan H.2Tentang dengan melepaskan sejumlah besar energi, karena yang banyak ATP disintesis
194.48.155.245 © studopedia.ru bukan penulis materi yang diposting. Tetapi memberikan kemungkinan penggunaan gratis. Apakah ada pelanggaran hak cipta? Kirimkan kepada kami | Umpan balik.
Nonaktifkan adBlock!
dan menyegarkan halaman (F5)
sangat diperlukan
Glukosa sebagai metabolit paling penting dari metabolisme karbohidrat. Skema umum sumber dan cara konsumsi glukosa dalam tubuh.
Karbohidrat hewan yang paling umum adalah glukosa. Dalam bentuk glukosa inilah sebagian besar karbohidrat makanan masuk ke dalam darah. Karbohidrat di hati diubah menjadi glukosa, ketika semua karbohidrat lain dapat dibentuk dari glukosa. Glukosa digunakan sebagai jenis bahan bakar utama dalam jaringan mamalia. Dengan demikian, ia memainkan peran pengikat antara energi dan fungsi plastik karbohidrat. Sumber karbohidrat dari tubuh adalah karbohidrat dari makanan - terutama pati dan glikogen, serta sukrosa dan laktosa. Selain itu, glukosa dapat dibentuk dalam tubuh dari asam amino, serta dari gliserol, yang merupakan bagian dari lemak.
Sumber utama glukosa adalah: - makanan
- pemecahan polisakarida dukungan glikogen
- sintesis glukosa dari prekursor non-karbohidrat (terutama dari asam amino glikogenik) - glukoneogenesis.
Cara utama konsumsi glukosa:
1) pembentukan energi dalam oksidasi glukosa aerob dan anaerob
2) konversi ke monosakarida lainnya
3) konversi menjadi glikogen dan heteropolisakarida
4) konversi menjadi lemak, beberapa asam amino, dll.
49. Dekomposisi aerobik adalah jalur utama katabolisme glukosa pada manusia dan organisme aerob lainnya. Urutan reaksi terhadap pembentukan piruvat (glikolisis aerob).
Distribusi dan signifikansi fisiologis dari pemecahan glukosa aerobik. Penggunaan glukosa untuk sintesis lemak di hati dan jaringan adiposa.
Di mana untuk memulai? Ada dua cara pemecahan aerobik glukosa. Jalur dikotomik dan pentofosfat.
Mengapa ini perlu? Jalur dikotomis memberikan sel 38 dengan molekul ATP sebagai hasil dari tiga tahap. Yang pertama, glikolisis, terjadi di sitosol, sisanya di mitokondria.
Yang kedua lebih menarik, karena hasilnya:
Membentuk NADP + N, yang melanjutkan sintesis asam lemak dan steroid, serta 3-fosfogliseraldehida, pada sintesis lipid. Bersukacitalah!
Pemecahan glukosa anaerob (glikolisis anaerob). Oksidasi glikolitik, piruvat sebagai akseptor hidrogen. Substrat fosforilasi. Distribusi dan signifikansi fisiologis dari jalur dekomposisi glukosa ini.
Dalam situasi tertentu, pemberian oksigen ke jaringan mungkin tidak memenuhi kebutuhan mereka. Misalnya, pada tahap awal kerja otot yang intens di bawah tekanan, kontraksi jantung mungkin tidak mencapai frekuensi yang diinginkan, dan kebutuhan otot akan oksigen untuk pemecahan glukosa aerob yang tinggi. Dalam kasus seperti itu, proses dimulai yang berlangsung tanpa oksigen dan berakhir dengan pembentukan laktat dari asam piruvat. Proses ini disebut disintegrasi anaerob, atau glikolisis anaerob. Dekomposisi glukosa anaerob tidak hemat energi, tetapi proses ini dapat menjadi satu-satunya sumber energi untuk sel otot.
Glikolisis anaerob mengacu pada proses pemisahan glukosa untuk membentuk laktat sebagai produk akhir. Proses ini berlangsung tanpa menggunakan oksigen dan karenanya tidak bergantung pada kerja rantai pernapasan mitokondria. ATP dibentuk oleh reaksi fosforilasi substrat. Total persamaan proses:
Dengan glikolisis anaerob, semua 10 reaksi yang identik dengan glikolisis aerob terjadi di sitosol. Hanya reaksi ke-11, di mana piruvat dipulihkan oleh NADH sitosolik, spesifik untuk glikolisis anaerob. Pengurangan piruvat menjadi laktat dikatalisis oleh laktat dehidrogenase (reaksinya reversibel, dan enzim ini dinamai dengan reaksi balik). Reaksi ini memastikan regenerasi NAD + dari NADH tanpa partisipasi rantai pernapasan mitokondria dalam situasi yang melibatkan pasokan oksigen yang tidak cukup ke sel. Peran akseptor hidrogen dari NADH (seperti oksigen dalam rantai pernapasan) dilakukan oleh piruvat. Dengan demikian, signifikansi reaksi reduksi piruvat tidak terletak pada pembentukan laktat, tetapi pada kenyataan bahwa reaksi sitosol ini memastikan regenerasi NAD +. Selain itu, laktat bukanlah produk akhir dari metabolisme yang dikeluarkan dari tubuh. Zat ini dihilangkan dalam darah dan digunakan, berubah menjadi glukosa di hati, atau ketika oksigen tersedia, itu berubah menjadi piruvat, yang memasuki jalur katabolisme umum, pengoksidasi menjadi CO.2 dan H.2O.
Fosforilasi substrat, karena merupakan bagian dari jalur metabolisme ("rantai substrat"). Keunikannya dikatalisis oleh enzim yang larut. Metode ini dikaitkan dengan transfer fosfat berenergi tinggi atau energi ikatan berenergi tinggi dari suatu zat (substrat) ke ADP. Zat-zat tersebut termasuk metabolit glikolisis (asam 1,3-difosogliserat, fosfoenolpiruvat), siklus asam trikarboksilat (suksinil-SKOA) dan kreatin fosfat. Energi hidrolisis dari ikatan energi tinggi mereka lebih tinggi dari 7,3 kkal / mol dalam ATP, dan peran zat-zat ini direduksi menjadi penggunaan energi ini untuk fosforilasi molekul ADP menjadi ATP. Perbedaan: berbagai sumber energi, untuk oksidatif, gerakan elektron dalam rantai pernapasan diperlukan, untuk substrat, energi ikatan makroergik diperlukan.
Cara menggunakan glukosa dalam sel 11
1.5 Cara menggunakan glukosa dalam sel
Glukosa mengambil bagian dalam beberapa jalur metabolisme sebagai substrat:
1. Mampu mengoksidasi selama glikolisis dan jalur metabolisme berikutnya, menyediakan sel dengan energi.
2. Glukosa berfungsi sebagai substrat di jalur pentosa fosfat.
3. Di hati dan otot, glukosa disimpan sebagai glikogen. Proses ini disebut glikogenogenesis.
1.6 Glikolisis
Karakteristik dan substrat umum
Sebagian besar glukosa memasuki tubuh dengan makanan (sebagian kecil disintesis di hati dan ginjal) sebagai hasil dari pemecahan polisakarida di usus dan penyerapan selanjutnya dari monosakarida. Selanjutnya, glukosa dari aliran darah ditransfer ke dalam sitosol sel menggunakan pembawa protein khusus, protein GLUT. Dalam sitosol sel adalah enzim glikolisis.
Glikolisis (juga dikenal sebagai Jalur Embden - Meyerhoff - Parnas) adalah jalur metabolisme untuk oksidasi glukosa, di mana dua molekul asam piruvat (piruvat; dalam mode aerobik, yaitu dengan adanya oksigen) atau asam laktat ( laktat; dalam mode anaerob atau bebas oksigen). Energi bebas yang dilepaskan selama jalur ini digunakan untuk membentuk ikatan makroergik dalam ATP. Glikolisis dalam mode aerobik memiliki 10 reaksi enzimatik. Dalam mode anaerob, reaksi 11 tambahan terjadi.
Glikolisis dapat dibagi menjadi 2 fase:
1. Fase 1 (fase persiapan): selama fase ini, glukosa dua kali terfosforilasi dan didekomposisi menjadi dua molekul gliseraldehida-3-fosfat. Pada tahap ini 2 molekul ATP dikonsumsi.
2. Fase 2 (fase pembentukan ATP): dua molekul gliseraldehida-3-fosfat dikonversi menjadi piruvat untuk membentuk 4 ATP dan 2 NADH, yang di hadapan elektron transfer elektron ke rantai pernapasan untuk membentuk 6 molekul ATP lainnya. Dengan tidak adanya oksigen, NADH berpartisipasi dalam pengurangan piruvat menjadi laktat, sementara mengoksidasi menjadi NAD +.
Glukosa sebagai metabolit paling penting dari metabolisme karbohidrat. Skema umum sumber dan cara konsumsi glukosa dalam tubuh.
Karbohidrat hewan yang paling umum adalah glukosa. Dalam bentuk glukosa inilah sebagian besar karbohidrat makanan masuk ke dalam darah. Karbohidrat di hati diubah menjadi glukosa, ketika semua karbohidrat lain dapat dibentuk dari glukosa. Glukosa digunakan sebagai jenis bahan bakar utama dalam jaringan mamalia. Dengan demikian, ia memainkan peran pengikat antara energi dan fungsi plastik karbohidrat. Sumber karbohidrat dari tubuh adalah karbohidrat dari makanan - terutama pati dan glikogen, serta sukrosa dan laktosa. Selain itu, glukosa dapat dibentuk dalam tubuh dari asam amino, serta dari gliserol, yang merupakan bagian dari lemak.
Sumber utama glukosa adalah: - makanan
- pemecahan polisakarida dukungan glikogen
- sintesis glukosa dari prekursor non-karbohidrat (terutama dari asam amino glikogenik) - glukoneogenesis.
Cara utama konsumsi glukosa:
1) pembentukan energi dalam oksidasi glukosa aerob dan anaerob
2) konversi ke monosakarida lainnya
3) konversi menjadi glikogen dan heteropolisakarida
4) konversi menjadi lemak, beberapa asam amino, dll.
49. Dekomposisi aerobik adalah jalur utama katabolisme glukosa pada manusia dan organisme aerob lainnya. Urutan reaksi terhadap pembentukan piruvat (glikolisis aerob).
Skema penggunaan glukosa dalam tubuh
Peran metabolisme karbohidrat. Sumber glukosa dan cara menggunakannya di dalam tubuh.
49. Skema hidrolisis pati dan glikogen yang disederhanakan dalam tubuh hewan.
50. Glikolisis dan tahapan utamanya. Nilai glikolisis.
Esensi, reaksi total dan efisiensi glikolisis.
Peran metabolisme karbohidrat. Sumber glukosa dan cara menggunakannya di dalam tubuh.
Peran utama karbohidrat ditentukan oleh fungsi energinya.
Glukosa (dari ancientλυκύς Yunani kuno manis) (C6H12O6), atau gula anggur adalah zat putih atau tidak berwarna, tidak berbau, memiliki rasa manis, larut dalam air. Gula tebu sekitar 25% lebih manis daripada glukosa. Glukosa adalah karbohidrat paling penting bagi seseorang. Pada manusia dan hewan, glukosa adalah sumber energi utama dan paling universal untuk memastikan proses metabolisme. Glukosa disimpan pada hewan dalam bentuk glikogen, pada tanaman - dalam bentuk pati.
Sumber glukosa
Dalam kondisi normal, karbohidrat adalah sumber utama karbohidrat bagi manusia. Kebutuhan harian untuk karbohidrat adalah sekitar 400 g. Dalam proses mengasimilasi makanan, semua polimer karbohidrat eksogen dipecah menjadi monomer, hanya monosakarida dan turunannya dilepaskan ke lingkungan internal tubuh.
Glukosa darah adalah sumber energi langsung dalam tubuh. Kecepatan dekomposisi dan oksidasi, serta kemampuan untuk dengan cepat mengekstraksi dari depot, memberikan mobilisasi darurat sumber daya energi dengan cepat meningkatkan biaya energi dalam kasus-kasus kegugupan emosional, dengan beban otot yang kuat, dll.
Tingkat glukosa dalam darah adalah 3,3-5,5 mmol / l (60-100 mg%) dan merupakan konstanta homeostatik terpenting dari organisme. Yang sangat sensitif untuk menurunkan glukosa darah (hipoglikemia) adalah sistem saraf pusat. Hipoglikemia minor dimanifestasikan oleh kelemahan dan kelelahan umum. Dengan penurunan glukosa darah menjadi 2,2-1,7 mmol / l (40-30 mg%), kejang, delirium, kehilangan kesadaran, dan reaksi vegetatif berkembang: meningkatnya keringat, perubahan lumen pembuluh kulit, dll. nama "koma hipoglikemik". Pengenalan glukosa ke dalam darah dengan cepat menghilangkan gangguan ini.
Peran energi glukosa.
1. Dalam sel, glukosa digunakan sebagai sumber energi. Bagian utama glukosa, setelah melewati serangkaian transformasi, dihabiskan untuk sintesis ATP dalam proses fosforilasi oksidatif. Lebih dari 90% karbohidrat dikonsumsi untuk produksi energi selama glikolisis.
2. Cara tambahan penggunaan energi glukosa - tanpa pembentukan ATP. Jalur ini disebut pentosa fosfat. Di hati, itu membuat sekitar 30% dari konversi glukosa, dalam sel-sel lemak itu sedikit lebih banyak. Energi ini dikonsumsi untuk pembentukan NADP, yang berfungsi sebagai donor hidrogen dan elektron yang diperlukan untuk proses sintetik - pembentukan asam nukleat dan empedu, hormon steroid.
3. Konversi glukosa menjadi glikogen atau lemak terjadi dalam sel-sel hati dan jaringan adiposa. Ketika simpanan karbohidrat rendah, misalnya, di bawah tekanan, gluneogenesis berkembang - sintesis glukosa dari asam amino dan gliserol.
Skema penggunaan glukosa dalam tubuh
Metabolisme karbohidrat dalam tubuh manusia terdiri dari proses-proses berikut:
1. Pencernaan dalam saluran pencernaan poli dan disakarida yang disuplai dengan makanan ke monosakarida, penyerapan lebih lanjut dari monosakarida dari usus ke dalam darah.
2. Sintesis dan dekomposisi glikogen dalam jaringan (glikogenesis dan glikogenolisis), terutama di hati.
Glikogen adalah bentuk utama dari pengendapan glukosa dalam sel hewan. Pada tanaman, fungsi yang sama dilakukan oleh pati. Secara struktural, glikogen, seperti pati, adalah polimer glukosa bercabang. Namun, glikogen lebih bercabang dan kompak. Percabangan menyediakan pelepasan cepat ketika glikogen memecah sejumlah besar monomer terminal.
-adalah bentuk utama penyimpanan glukosa dalam sel hewan
-membentuk cadangan energi yang dapat dimobilisasi dengan cepat jika perlu untuk mengkompensasi kekurangan glukosa yang mendadak
Isi glikogen dalam jaringan:
-Itu disimpan dalam bentuk butiran di sitoplasma di banyak jenis sel (terutama hati dan otot)
-Hanya glikogen yang disimpan dalam sel hati yang dapat diproses menjadi glukosa untuk memberi makan seluruh tubuh. Total massa glikogen di hati dapat mencapai 100-120 gram pada orang dewasa
-Glikogen hati tidak pernah membelah sepenuhnya.
-Pada otot, glikogen diproses menjadi glukosa-6-fosfat, khusus untuk konsumsi lokal. Dalam otot glikogen tidak lebih dari 1% dari total massa otot yang terakumulasi.
-Sejumlah kecil glikogen ditemukan di ginjal, dan bahkan lebih sedikit lagi di sel otak glial dan leukosit.
Sintesis dan dekomposisi glikogen tidak berubah menjadi satu sama lain, proses ini terjadi dengan cara yang berbeda.
Molekul glikogen mengandung hingga 1 juta residu glukosa, oleh karena itu, sejumlah besar energi dikonsumsi dalam sintesis. Kebutuhan untuk mengubah glukosa menjadi glikogen disebabkan oleh fakta bahwa akumulasi sejumlah besar glukosa dalam sel akan menyebabkan peningkatan tekanan osmotik, karena glukosa adalah zat yang sangat larut. Sebaliknya, glikogen terkandung dalam sel dalam bentuk butiran, dan sedikit larut.
Glikogen disintesis selama periode pencernaan (dalam 1-2 jam setelah konsumsi makanan karbohidrat). Glikogenesis terjadi terutama secara intensif di hati dan otot rangka.
Untuk memasukkan 1 residu glukosa dalam rantai glikogen, 1 ATP dan 1 UTP dihabiskan.
Aktivator utama - hormon insulin
Ini diaktifkan dalam interval antara waktu makan dan selama pekerjaan fisik, ketika tingkat glukosa dalam darah menurun (hipoglikemia relatif)
Penggerak utama pembusukan:
di hati - hormon glukagon
di otot - hormon adrenalin
Skema hidrolisis pati dan glikogen yang disederhanakan dalam tubuh hewan.
3. Jalur pentosa fosfat (siklus pentosa) adalah jalur anaerob oksidasi glukosa langsung.
Sepanjang jalan ini, tidak lebih dari 25-30% dari glukosa yang masuk sel berjalan
Persamaan yang dihasilkan dari jalur pentosa fosfat:
6 molekul glukosa + 12 NADP → 5 molekul glukosa + 6 СО2 + 12 NADPH2
Peran biologis dari jalur pentosa fosfat pada orang dewasa adalah melakukan dua fungsi penting:
· Ini adalah pemasok pentosa, yang diperlukan untuk sintesis asam nukleat, koenzim, makroerg untuk keperluan plastik.
· Berfungsi sebagai sumber NADPH2, yang, pada gilirannya, digunakan untuk:
1. sintesis hormon steroid, asam lemak restoratif
2. berpartisipasi aktif dalam netralisasi zat beracun di hati
4. Glikolisis - pemecahan glukosa. Awalnya, istilah ini hanya berarti fermentasi anaerob, yang berujung pada pembentukan asam laktat (laktat) atau etanol dan karbon dioksida. Saat ini, konsep "glikolisis" digunakan lebih luas untuk menggambarkan pemecahan glukosa, melewati pembentukan glukosa-6-fosfat, fruktosa difosfat dan piruvat baik dalam ketiadaan maupun dengan adanya oksigen. Dalam kasus terakhir, istilah "glikolisis aerob" digunakan, berbeda dengan "glikolisis anaerob", yang berpuncak pada pembentukan asam laktat atau laktat.
Glikolisis
Molekul glukosa yang kecil dan tidak bermuatan mampu berdifusi melalui sel melalui difusi. Agar glukosa tetap berada di dalam sel, itu harus dikonversi ke bentuk diisi (biasanya glukosa-6-fosfat). Reaksi ini disebut memblokir, atau mengunci.
Cara lebih lanjut untuk menggunakan glukosa-6-fosfat dalam sel:
-Glikolisis dan oksidasi glukosa aerob lengkap
-Pentose phosphate cycle (oksidasi parsial glukosa menjadi pentosa)
-Sintesis glikogen, dll.
Glikolisis terjadi dalam sitoplasma sel. Produk akhir dari langkah ini adalah asam piruvat.
ANAEROBIC GLYCOLYSIS - proses pemisahan glukosa dengan pembentukan produk akhir laktat melalui piruvat. Mengalir tanpa menggunakan oksigen dan karenanya tidak bergantung pada kerja rantai pernapasan mitokondria.
Mengalir di otot ketika melakukan beban yang intens, pada menit pertama kerja otot, dalam eritrosit (di mana mitokondria tidak ada), serta di organ yang berbeda dalam kondisi pasokan oksigen yang terbatas, termasuk dalam sel tumor. Proses ini berfungsi sebagai indikator peningkatan laju pembelahan sel dengan kurangnya penyediaan sistem pembuluh darah mereka.
1. Tahap persiapan (hasil dengan biaya dua molekul ATP)
Enzim: glukokinase; fosfofrukto isomerase;
2. Tahap pembentukan triosis (pemecahan glukosa menjadi 2 tiga fragmen karbon)
Fructose-1,6-diphosphate → 2 glyceroaldehyde-3-phosphate
3. Tahap oksidatif glikolisis (memberikan 4 mol ATP per 1 mol glukosa)
2 glyceroaldehyde-3-phosphate + 2 NAD + → 2 PVK +2 ATP
2 PVK + 2 NADH * H + → 2 laktat + 2 NAD +
2NAD memberikan 6 ATP
Metode sintesis ATP ini, dilakukan tanpa partisipasi respirasi jaringan dan, karenanya, tanpa konsumsi oksigen, yang disediakan oleh energi cadangan substrat, disebut fosforilasi anaerob, atau substrat.
Ini adalah cara tercepat untuk mendapatkan ATP. Perlu dicatat bahwa pada tahap awal, dua molekul ATP dikonsumsi untuk mengaktifkan glukosa dan fruktosa-6-fosfat. Akibatnya, konversi glukosa menjadi piruvat disertai dengan sintesis delapan molekul ATP.
Persamaan umum untuk glikolisis adalah:
Glukosa + O2 + 8ADF + 8H3PO4 → 2 Pyruvate + 2H2O + 8 ATP,
Atau
1. Glikolisis adalah jalur independen-mitokondria untuk produksi ATP dalam sitoplasma (2 mol ATP per 1 mol glukosa). Signifikansi fisiologis dasar - penggunaan energi yang dilepaskan dalam proses ini untuk sintesis ATP. Glikolisis metabolit digunakan untuk mensintesis senyawa baru (nukleosida; asam amino: serin, glisin, sistein).
2. Jika glikolisis berlanjut menjadi laktat, maka "regenerasi" NAD + terjadi tanpa partisipasi respirasi jaringan.
3. Dalam sel yang tidak mengandung mitokondria (eritrosit, spermatozoa), glikolisis adalah satu-satunya cara untuk mensintesis ATP
4. Ketika mitokondria diracuni dengan karbon monoksida dan racun pernapasan lainnya, glikolisis memungkinkan bertahan hidup
1. Laju glikolisis berkurang jika glukosa tidak memasuki sel (regulasi oleh jumlah substrat), namun, dekomposisi glikogen segera dimulai dan laju glikolisis dipulihkan
2. AMP (sinyal energi rendah)
3. Pengaturan glikolisis dengan hormon. Merangsang glikolisis: Insulin, Adrenalin (merangsang pemecahan glikogen; pada otot, glukosa-6 fosfat terbentuk dan glikolisis diaktifkan oleh substrat). Menghambat glikolisis: Glukagon (menekan gen piruvat kinase; menerjemahkan piruvat kinase menjadi bentuk yang tidak aktif)
Arti glikolisis anaerob adalah singkat
- Dalam kondisi kerja otot yang intens, selama hipoksia (misalnya, berlari intens selama 200m selama 30 detik), pemecahan karbohidrat sementara terjadi di bawah kondisi anaerob
- Molekul NADH tidak dapat menyumbangkan hidrogennya, karena rantai pernapasan di mitokondria "tidak bekerja"
- Kemudian dalam sitoplasma, akseptor hidrogen yang baik adalah piruvat, produk akhir dari tahap pertama.
- Saat istirahat, datang setelah kerja otot yang intensif, oksigen mulai memasuki sel.
- Ini mengarah pada "peluncuran" rantai pernapasan.
- Akibatnya, glikolisis anaerob terhambat secara otomatis dan beralih ke aerobik, lebih hemat energi
- Penghambatan glikolisis anaerob oleh oksigen yang memasuki sel disebut PASTER EFFECT.
EFEK PASTER. Terdiri dari depresi pernapasan (O2a) glikolisis anaerob, yaitu beralih dari glikolisis aerob ke oksidasi anaerob terjadi. Jika kain disediakan dengan O2, lalu 2NADN2, oksidasi yang terbentuk selama reaksi sentral dioksidasi dalam rantai pernapasan, oleh karena itu PVC tidak berubah menjadi laktat, tetapi menjadi asetil CoA, yang terlibat dalam siklus TCA.
Tahap pertama dari pemecahan karbohidrat - glikolisis anaerob - hampir dapat dibalik. Dari piruvat, dan juga dari laktat yang timbul di bawah kondisi anaerob (asam laktat), glukosa dapat disintesis, dan darinya glikogen.
Kesamaan glikolisis anaerob dan aerob terletak pada kenyataan bahwa proses ini berlangsung dengan cara yang sama dengan partisipasi enzim yang sama sebelum pembentukan PVC.
SELESAI OXIDASI GLUKOSA AEROBIK (PAOG):
Karena aktivitas mitokondria, dimungkinkan untuk sepenuhnya mengoksidasi glukosa menjadi karbon dioksida dan air.
Dalam hal ini, glikolisis adalah langkah pertama dalam metabolisme oksidatif glukosa.
Sebelum dimasukkannya mitokondria ke dalam PAOG, glikolitik laktat harus diubah menjadi PVC.
1. Glikolisis dengan konversi selanjutnya 2 mol laktat menjadi 2 mol PVA dan pengangkutan proton ke mitokondria
2. Dekarboksilasi oksidatif dari 2 mol piruvat di mitokondria dengan pembentukan 2 mol asetilkolin
3. Pembakaran residu asetil dalam siklus Krebs (2 putaran siklus Krebs)
4. Respirasi jaringan dan fosforilasi oksidatif: NADH * H + dan FADH2, dihasilkan dalam siklus Krebs, dekarboksilasi piruvat oksidatif dan ditransfer melalui pesawat ulang-alik malat dari sitoplasma, digunakan
Tahapan katabolisme pada contoh PAOG:
-Glikolisis, pengangkutan proton ke mitokondria (tahap I),
- dekarboksilasi oksidatif piruvat (tahap II)
-Siklus Krebs - Tahap III
-Respirasi jaringan dan fosforilasi oksidatif terkonjugasi - Tahap IV (sintesis ATP mitokondria)
Ii. Selama tahap kedua, karbon dioksida dan dua atom hidrogen dipisahkan dari asam piruvat. Atom hidrogen yang terbelah dalam rantai pernapasan ditransfer ke oksigen dengan sintesis simultan ATP. Asam asetat terbentuk dari piruvat. Dia bergabung dengan zat khusus, koenzim A.
Zat ini merupakan pembawa residu asam. Hasil dari proses ini adalah pembentukan zat koenzim asetil A. Zat ini memiliki aktivitas kimia yang tinggi.
Persamaan terakhir dari tahap kedua:
СЗН4ОЗ + 1 / 2О2 + HSKoA + 3 ADP + 3 НзРО4 - СНз- С
SKoA + CO2 + H2O + 3ATF
Pyruvate Coenzyme A Acetyl CoA
Asetil koenzim A mengalami oksidasi lebih lanjut dalam siklus asam trikarboksilat (siklus Krebs) dan dikonversi menjadi CO2 dan H2O.
Iii. Ini adalah tahap ketiga. Karena energi yang dilepaskan pada tahap ini, sintesis ATP juga dilakukan.
Siklus asam trikarboksilat (TCA) adalah tahap akhir dari katabolisme tidak hanya karbohidrat, tetapi dari semua kelas senyawa organik lainnya. Ini disebabkan oleh kenyataan bahwa penguraian karbohidrat, lemak dan asam amino menghasilkan produk antara yang umum, asam asetat, yang terkait dengan pembawanya, koenzim A, dalam bentuk asetil koenzim A.
Siklus Krebs terjadi di mitokondria dengan konsumsi oksigen wajib dan membutuhkan fungsi respirasi jaringan.
Reaksi pertama dari siklus adalah interaksi asetil koenzim A dengan asam oksalat-asetat (SCHUK) dengan pembentukan asam sitrat.
Asam sitrat mengandung tiga gugus karboksil, yaitu asam tricarboxylic, yang menyebabkan nama siklus ini.
Oleh karena itu, reaksi ini disebut siklus asam sitrat. Membentuk serangkaian asam trikarboksilat menengah, asam sitrat diubah lagi menjadi asam oksalat-asetat dan siklus berulang. Hasil dari reaksi-reaksi ini adalah pembentukan hidrogen yang terbelah, yang, setelah melewati rantai pernapasan, membentuk air dengan oksigen. Pemindahan setiap pasangan atom hidrogen ke oksigen disertai dengan sintesis tiga molekul ATP. Secara total, oksidasi satu molekul asetil koenzim A mensintesis 12 molekul ATP.
Persamaan Siklus Krebs Terakhir (tahap ketiga):
SKoA + 2О2 + Н2О + 12АДФ + 12 Н3РО → НSKoA + 2 СО2 + Н2О + 12АТФ
Secara skematis, siklus Krebs dapat direpresentasikan sebagai berikut:
Sebagai hasil dari semua reaksi ini, 36 molekul ATP terbentuk. Secara total, glikolisis menghasilkan 38 molekul ATP per molekul glukosa.
Glukosa + 6 O2 + 38 ADF + 38 H3 PO4 → 6CO2 + 6 H2O + 38 ATP
Peran biologis TCA
Siklus Krebs melakukan integrasi, peran amfibi (yaitu, katabolik dan anabolik), energi dan hidrogen-donor.
1. Peran integrasi adalah bahwa TCA adalah cara umum terakhir untuk mengoksidasi molekul bahan bakar - karbohidrat, asam lemak dan asam amino.
2. Asetil KoA teroksidasi dalam siklus TCA - ini adalah peran katabolik.
3. Peran anabolik dari siklus adalah bahwa ia memasok produk setengah jadi untuk proses biosintesis. Misalnya, oksaloasetat digunakan untuk sintesis aspartat, a-ketoglutarat untuk pembentukan glutamat, dan suksinil-KoA untuk sintesis heme.
4. Satu molekul ATP terbentuk di CTC pada tingkat fosforilasi substrat - ini adalah peran energi.
5. Pendonor hidrogen terdiri atas fakta bahwa CTC menyediakan koenzim tereduksi NADH (H +) dan FADH2 rantai pernapasan, di mana terjadi oksidasi hidrogen dari koenzim ini menjadi air, ditambah dengan sintesis ATP. Selama oksidasi satu molekul CoA asetil dalam siklus TCA, 3 NADH (H +) dan 1 FADH2 terbentuk.
Tahap IV. Respirasi jaringan dan fosforilasi oksidatif terkonjugasi (sintesis ATP mitokondria)
Ini adalah transfer elektron dari nukleotida tereduksi ke oksigen (melalui rantai pernapasan). Itu disertai dengan pembentukan produk akhir - molekul air. Transpor elektron ini dikaitkan dengan sintesis ATP dalam proses fosforilasi oksidatif.
Oksidasi bahan organik dalam sel, disertai dengan konsumsi oksigen dan sintesis air, disebut respirasi jaringan, dan rantai transfer elektron (CPE) disebut rantai pernapasan.
Fitur oksidasi biologis:
1. Aliran pada suhu tubuh;
2. Di hadapan H2O;
3. Aliran secara bertahap melalui berbagai tahap dengan partisipasi pembawa enzim, yang mengurangi energi aktivasi, ada penurunan energi bebas, dengan hasil bahwa energi dilepaskan dalam porsi. Oleh karena itu, oksidasi tidak disertai dengan peningkatan suhu dan tidak menyebabkan ledakan.
Elektron yang memasuki CPE, saat bergerak dari satu pembawa ke pembawa lain, kehilangan energi bebas. Sebagian besar energi ini disimpan dalam ATP, dan sebagian hilang sebagai panas.
Pemindahan elektron dari substrat teroksidasi ke oksigen terjadi dalam beberapa tahap. Ini melibatkan sejumlah besar pembawa perantara, yang masing-masing mampu menempelkan elektron dari pembawa sebelumnya dan mentransfer ke yang berikutnya. Dengan demikian, rantai reaksi redoks muncul, menghasilkan pengurangan O2 dan sintesis H2O.
Pengangkutan elektron dalam rantai pernapasan terkonjugasi (terkait) dengan pembentukan gradien proton yang diperlukan untuk sintesis ATP. Proses ini disebut fosforilasi oksidatif. Dengan kata lain, fosforilasi oksidatif adalah proses di mana energi oksidasi biologis diubah menjadi energi kimia ATP.
Fungsi rantai pernapasan - Pemanfaatan vektor pernafasan tereduksi yang terbentuk dalam reaksi oksidasi metabolik substrat (terutama dalam siklus asam trikarboksilat). Setiap reaksi oksidatif sesuai dengan jumlah energi yang dilepaskan "diservis" oleh pembawa pernapasan yang sesuai: NADF, NAD atau FAD. Dalam rantai pernapasan, proton dan elektron dibedakan: sementara proton diangkut melintasi membran, menciptakan,pH, elektron bergerak sepanjang rantai pembawa dari ubiquinone ke sitokrom oksidase, menghasilkan perbedaan potensial listrik yang diperlukan untuk pembentukan ATP oleh proton ATP synthase. Jadi, respirasi jaringan “mengisi” membran mitokondria, dan fosforilasi oksidatif “melepaskan” nya.
KONTROL PERNAPASAN
Transfer elektron melalui sintesis CPE dan ATP sangat erat kaitannya, yaitu. dapat terjadi hanya secara simultan dan serempak.
Dengan peningkatan konsumsi ATP dalam sel, jumlah ADP dan pemasukannya ke dalam mitokondria meningkat. Meningkatkan konsentrasi ADP (substrat ATP synthase) meningkatkan laju sintesis ATP. Dengan demikian, laju sintesis ATP persis sesuai dengan kebutuhan energi sel. Akselerasi respirasi jaringan dan fosforilasi oksidatif dengan meningkatnya konsentrasi ADP disebut kontrol pernapasan.
Dalam reaksi CPE, sebagian energi tidak diubah menjadi energi ikatan makroergik ATP, tetapi dihamburkan sebagai panas.
Perbedaan potensial listrik pada membran mitokondria yang diciptakan oleh rantai pernapasan, yang bertindak sebagai konduktor molekul elektron, adalah kekuatan pendorong untuk pembentukan ATP dan jenis energi biologis berguna lainnya. Konsep konversi energi dalam sel-sel hidup ini dikemukakan oleh P. Mitchell pada tahun 1960 untuk menjelaskan mekanisme molekuler konjugasi transpor elektron dan pembentukan ATP dalam rantai pernapasan dan dengan cepat mendapatkan pengakuan internasional. Untuk pengembangan penelitian di bidang bioenergi P. Mitchell pada 1978 dianugerahi Hadiah Nobel. Pada tahun 1997, P. Boyer dan J. Walker dianugerahi Hadiah Nobel untuk penjelasan mekanisme aksi molekuler dari enzim utama bioenergi, proton ATP synthase.
Perhitungan output daya PAOG secara bertahap:
Glikolisis - 2 ATP (fosforilasi substrat)
Transfer proton ke mitokondria - 2 NADH * H + = 6 ATP
Dekarboksilasi oksidatif 2 mol PVA - 2 NADH * H + = 6 ATP
Siklus Krebs (termasuk TD dan OF) - 12 * 2 = 24 mol ATP selama pembakaran 2 residu asetil
JUMLAH: 38 mol ATP dengan pembakaran sempurna 1 mol glukosa
1) menyediakan hubungan antara media pernapasan dan siklus Krebs;
2) persediaan untuk kebutuhan sel dua molekul ATP dan dua molekul NADH selama oksidasi masing-masing molekul glukosa (dalam kondisi anoksia, glikolisis tampaknya menjadi sumber utama ATP dalam sel);
3) menghasilkan zat antara untuk proses sintetis dalam sel (misalnya, fosfoenolpiruvat, yang diperlukan untuk pembentukan senyawa fenolik dan lignin);
4) dalam kloroplas memberikan rute langsung untuk sintesis ATP, terlepas dari pasokan NADPH; selain itu, melalui glikolisis dalam kloroplas, pati yang disimpan dimetabolisme menjadi triosa, yang kemudian diekspor dari kloroplas.
Efisiensi glikolisis adalah 40%.
5. Interkonversi heksosa
6. Glukoneogenesis - pembentukan karbohidrat dari produk non-karbohidrat (piruvat, laktat, gliserol, asam amino, lipid, protein, dll.).