Was untersucht die Biochemie? Die Glykolyse ist ein schwerwiegender enzymatischer Prozess des Glukoseabbaus, der in tierischen und menschlichen Geweben ohne die Verwendung von Sauerstoff stattfindet. Er wird von Biochemikern als eine Möglichkeit angesehen, Milchsäure und ATP-Moleküle zu erh alten.
Definition
Was ist aerobe Glykolyse? Die Biochemie betrachtet diesen Prozess als den einzigen für lebende Organismen charakteristischen Prozess, der Energie liefert.
Mit Hilfe eines solchen Prozesses ist der Organismus von Tieren und Menschen in der Lage, bestimmte physiologische Funktionen für einen bestimmten Zeitraum bei Sauerstoffmangel zu erfüllen.
Wenn der Prozess des Glukoseabbaus unter Beteiligung von Sauerstoff durchgeführt wird, findet eine aerobe Glykolyse statt.
Was ist seine Biochemie? Die Glykolyse gilt als erster Schritt bei der Oxidation von Glukose zu Wasser und Kohlendioxid.
Verlaufsseiten
Der Begriff „Glykolyse“wurde von Lépin Ende des 19. Jahrhunderts für den Prozess der Reduzierung des Blutzuckers verwendet, der aus dem Kreislauf entfernt wurde. Einige Mikroorganismen haben Fermentationsprozesse, die der Glykolyse ähneln. Für solchTransformation verwendet elf Enzyme, von denen die meisten in homogener, hochgereinigter oder kristalliner Form isoliert werden, ihre Eigenschaften sind gut untersucht. Dieser Vorgang findet im Hyaloplasma der Zelle statt.
Prozessdetails
Wie läuft die Glykolyse ab? Die Biochemie ist eine Wissenschaft, in der dieser Prozess als mehrstufige Reaktion betrachtet wird.
Die erste enzymatische Reaktion der Glykolyse, die Phosphorylierung, ist mit der Übertragung von Orthophosphat auf Glucose durch ATP-Moleküle verbunden. Als Katalysator wirkt dabei das Enzym Hexokinase.
Die Produktion von Glucose-6-phosphat in diesem Prozess wird durch die Freisetzung einer erheblichen Menge an Energie des Systems erklärt, dh es findet ein irreversibler chemischer Prozess statt.
Ein solches Enzym wie Hexokinase wirkt als Katalysator für den Prozess der Phosphorylierung nicht nur von D-Glucose selbst, sondern auch von D-Mannose, D-Fructose. Neben Hexokinase gibt es in der Leber ein weiteres Enzym - Glucokinase, das den Prozess der Phosphorylierung einer D-Glucose katalysiert.
Zweite Stufe
Wie erklärt die moderne Biochemie die zweite Stufe dieses Prozesses? Die Glykolyse in diesem Stadium ist der Übergang von Glucose-6-Phosphat unter dem Einfluss von Hexose-Phosphat-Isomerase in eine neue Substanz - Fructose-6-Phosphat.
Der Prozess verläuft in zwei entgegengesetzte Richtungen, benötigt keine Kofaktoren.
Dritte Stufe
Es ist mit der Phosphorylierung des entstehenden Fructose-6-Phosphats mit Hilfe von ATP-Molekülen verbunden. Der Beschleuniger dieses Prozesses ist das Enzym Phosphofructokinase. Reaktionals irreversibel angesehen wird, tritt es in Gegenwart von Magnesiumkationen auf, es wird als ein langsam fortschreitendes Stadium dieser Wechselwirkung angesehen. Sie ist die Grundlage für die Bestimmung der Glykolyserate.
Phosphofructokinase ist einer der Vertreter allosterischer Enzyme. Es wird durch ATP-Moleküle gehemmt, durch AMP und ADP stimuliert. Bei Diabetes, während des Fastens sowie bei vielen anderen Erkrankungen, bei denen Fette in großen Mengen aufgenommen werden, steigt der Citratgeh alt in Gewebezellen um ein Vielfaches an. Unter solchen Bedingungen kommt es zu einer signifikanten Hemmung der vollwertigen Aktivität der Phosphofructokinase durch Citrat.
Erreicht das Verhältnis von ATP zu ADP signifikante Werte, wird die Phosphofructokinase gehemmt, wodurch die Glykolyse verlangsamt wird.
Wie kann man die Glykolyse steigern? Die Biochemie schlägt vor, dafür den Intensitätsfaktor zu reduzieren. Beispielsweise ist in einem nicht funktionierenden Muskel die Aktivität der Phosphofructokinase niedrig, aber die ATP-Konzentration steigt an.
Wenn der Muskel arbeitet, wird ATP in erheblichem Umfang verbraucht, was zu einem Anstieg des Enzymspiegels führt, was zu einer Beschleunigung des Glykolyseprozesses führt.
Vierte Stufe
Das Enzym Aldolase ist der Katalysator für diesen Teil der Glykolyse. Dank ihm kommt es zur reversiblen Aufsp altung der Substanz in zwei Phosphotriosen. Je nach Temperaturwert stellt sich das Gleichgewicht auf unterschiedlichen Ebenen ein.
Wie erklärt die Biochemie, was passiert? Die Glykolyse verläuft mit steigender Temperatur in Richtung einer direkten Reaktion, dem Produktdas ist Glycerinaldehyd-3-phosphat und Dihydroxyacetonphosphat.
Andere Stadien
Die fünfte Stufe ist der Prozess der Isomerisierung von Triosephosphaten. Der Katalysator für den Prozess ist das Enzym Triose-Phosphat-Isomerase.
Die sechste Reaktion beschreibt in zusammenfassender Form die Herstellung von 1,3-Diphosphorglycerinsäure in Gegenwart von NAD-Phosphat als Wasserstoffakzeptor. Es ist dieses anorganische Mittel, das Wasserstoff aus Glycerinaldehyd entfernt. Die resultierende Bindung ist zerbrechlich, aber reich an Energie, und wenn sie gesp alten wird, wird 1, 3-Diphosphoglycerinsäure erh alten.
Der siebte Schritt, katalysiert durch Phosphoglyceratkinase, beinh altet die Übertragung von Energie vom Phosphatrest auf ADP, um 3-Phosphoglycerinsäure und ATP zu bilden.
Bei der achten Reaktion findet eine intramolekulare Übertragung der Phosphatgruppe statt, während die Umwandlung von 3-Phosphoglycerinsäure in 2-Phosphoglycerat beobachtet wird. Der Prozess ist reversibel, daher werden zu seiner Durchführung Magnesiumkationen verwendet.
2,3-Diphosphoglycerinsäure fungiert in diesem Stadium als Cofaktor für das Enzym.
Die neunte Reaktion beinh altet den Übergang von 2-Phosphoglycerinsäure zu Phosphoenolpyruvat. Das Enzym Enolase, das durch Magnesiumkationen aktiviert wird, wirkt als Beschleuniger dieses Prozesses, und Fluorid wirkt in diesem Fall als Inhibitor.
Die zehnte Reaktion verläuft mit dem Aufbrechen der Bindung und der Übertragung der Energie des Phosphatrests auf ADP von der Phosphoenolbrenztraubensäure.
Die elfte Stufe ist mit der Reduktion von Brenztraubensäure verbunden, wodurch Milchsäure erh alten wird. Diese Umwandlung erfordert die Beteiligung des Enzyms Laktatdehydrogenase.
Wie kann man die Glykolyse allgemein aufschreiben? Reaktionen, deren Biochemie oben diskutiert wurde, werden auf glykolytische Oxidoreduktion reduziert, begleitet von der Bildung von ATP-Molekülen.
Prozesswert
Wir haben uns angesehen, wie die Biochemie Glykolyse (Reaktionen) beschreibt. Die biologische Bedeutung dieses Prozesses besteht darin, Phosphatverbindungen mit einer großen Energiereserve zu erh alten. Wenn in der ersten Stufe zwei ATP-Moleküle verbraucht werden, dann ist die Stufe mit der Bildung von vier Molekülen dieser Verbindung verbunden.
Was ist seine Biochemie? Glykolyse und Glukoneogenese sind energieeffizient: 2 ATP-Moleküle machen 1 Glukosemolekül aus. Die Energieänderung bei der Bildung zweier Säuremoleküle aus Glucose beträgt 210 kJ/mol. 126 kJ gehen in Form von Wärme aus, 84 kJ reichern sich in den Phosphatbindungen von ATP an. Die endständige Bindung hat einen Energiewert von 42 kJ/mol. Die Biochemie befasst sich mit ähnlichen Berechnungen. Aerobe und anaerobe Glykolyse haben einen Wirkungsgrad von 0,4.
Interessante Fakten
Als Ergebnis zahlreicher Experimente war es möglich, die genauen Werte jeder Glykolysereaktion zu ermitteln, die in intakten menschlichen Erythrozyten auftritt. Acht Reaktionen der Glykolyse befinden sich nahe am thermodynamischen Gleichgewicht, drei Prozesse sind mit einer signifikanten Abnahme der freien Energie verbunden und gelten als irreversibel.
Was ist Gluconeogenese? Die Biochemie des Prozesses besteht im Abbau von Kohlenhydraten, der in stattfindetmehrere Stufen. Jeder Schritt wird von Enzymen kontrolliert. In Geweben, die durch einen aeroben Stoffwechsel gekennzeichnet sind (Gewebe des Herzens, der Nieren), wird es beispielsweise durch die Isoenzyme LDH1 und LDH2 reguliert. Sie werden durch geringe Mengen Pyruvat gehemmt, wodurch die Synthese von Milchsäure nicht zugelassen wird und die vollständige Oxidation von Acetyl-CoA im Tricarbonsäurezyklus erreicht wird.
Was zeichnet die anaerobe Glykolyse noch aus? Die Biochemie zum Beispiel beinh altet die Einbeziehung anderer Kohlenhydrate in den Prozess.
Als Ergebnis von Laborstudien wurde festgestellt, dass etwa 80 % der Fruktose, die mit der Nahrung in den menschlichen Körper gelangt, in der Leber verstoffwechselt wird. Hier findet der Prozess seiner Phosphorylierung zu Fructose-6-Phosphat statt, das Enzym Hexokinase wirkt als Katalysator für diesen Prozess.
Dieser Prozess wird durch Glukose gehemmt. Die entstehende Verbindung wird in mehreren Stufen unter Absp altung von Phosphorsäure in Glucose umgewandelt. Darüber hinaus sind seine anschließenden Umwandlungen in andere phosphorh altige organische Verbindungen möglich.
Unter dem Einfluss von ATP und Phosphofructokinase wird Fructose-6-phosphat in Fructose-1,6-diphosphat umgewandelt.
Dann wird diese Substanz durch die für die Glykolyse charakteristischen Stadien metabolisiert. Die Muskeln und die Leber haben Ketohexokinase, die den Prozess der Phosphorylierung von Fructose in ihre phosphorh altige Verbindung beschleunigen kann. Der Prozess wird nicht durch Glucose blockiert und das entstehende Fructose-1-phosphat zerfällt unter dem Einfluss der Ketose-1-phosphat-Aldolase zu Glycerinaldehyd und Dihydroxyacetonphosphat. D-Glycerinaldehyd unterunter dem Einfluss von Triozokinase tritt es in die Phosphorylierung ein, schließlich werden ATP-Moleküle freigesetzt und Dihydroxyacetonphosphat wird gewonnen.
Angeborene Anomalien
Biochemiker konnten einige angeborene Anomalien im Zusammenhang mit dem Fruktosestoffwechsel identifizieren. Dieses Phänomen (essentielle Fruktosurie) ist mit einem biologischen Mangel an Geh alt des Enzyms Ketohexokinase im Körper verbunden, daher werden alle Prozesse des Abbaus dieses Kohlenhydrats durch Glukose gehemmt. Die Folge dieser Verletzung ist die Ansammlung von Fruktose im Blut. Für Fruktose ist die Nierenschwelle niedrig, sodass Fruktosurie bei Kohlenhydratkonzentrationen im Blut um 0,73 mmol/L nachgewiesen werden kann.
Beteiligung an der Biosynthese von Galactose
Galactose gelangt mit der Nahrung in den Körper, die im Verdauungstrakt zu Glucose und Galactose abgebaut wird. Zuerst wird dieses Kohlenhydrat in Galactose-1-Phosphat umgewandelt, der Prozess wird durch Galactokinase katalysiert. Als nächstes wird die phosphorh altige Verbindung in Glucose-1-phosphat umgewandelt. In diesem Stadium werden auch Uridindiphosphogalactose und UDP-Glucose gebildet. Die weiteren Prozessschritte verlaufen nach einem ähnlichen Schema wie der Glucoseabbau.
Neben diesem Weg des Galactose-Stoffwechsels ist auch ein zweites Schema möglich. Zuerst wird auch Galactose-1-Phosphat gebildet, aber nachfolgende Schritte sind mit der Bildung von UTP-Molekülen und Glucose-1-Phosphat verbunden.
Unter den zahlreichen pathologischen Zuständen des Kohlenhydratstoffwechsels nimmt die Galaktosämie einen besonderen Platz ein. Dieses Phänomen ist mit einer rezessiv vererbten Krankheit verbunden, mitbei der der Blutzuckerspiegel durch Galactose ansteigt und 16,6 mmol/l erreicht. Gleichzeitig ändert sich der Glukosegeh alt im Blut praktisch nicht. Neben Galactose reichert sich in solchen Fällen auch Galactose-1-Phosphat im Blut an. Kinder, bei denen Galaktosämie diagnostiziert wurde, sind geistig retardiert und haben auch Katarakte.
Wenn das Wachstum von Kohlenhydratstoffwechselstörungen abnimmt, liegt die Ursache im Abbau von Galactose entlang des zweiten Weges. Dank der Tatsache, dass es Biochemikern gelang, die Essenz des laufenden Prozesses herauszufinden, wurde es möglich, Probleme im Zusammenhang mit dem unvollständigen Abbau von Glukose im Körper zu lösen.
