Биохимия нені зерттейді? Гликолиз - бұл оттегін пайдаланбай жануарлар мен адам тіндерінде болатын глюкозаның ыдырауының күрделі ферментативті процесі. Дәл оны биохимиктер сүт қышқылы мен АТФ молекулаларын алу тәсілі ретінде қарастырады.
Анықтама
Аэробты гликолиз дегеніміз не? Биохимия бұл процесті энергиямен қамтамасыз ететін тірі ағзаларға тән жалғыз процесс ретінде қарастырады.
Осындай процестің көмегімен жануарлар мен адам ағзасы оттегінің жеткіліксіздігі жағдайында белгілі бір уақыт ішінде белгілі бір физиологиялық функцияларды атқара алады.
Егер глюкозаның ыдырау процесі оттегінің қатысуымен жүрсе, аэробты гликолиз жүреді.
Оның биохимиясы қандай? Гликолиз глюкозаны суға және көмірқышқыл газына дейін тотықтыру процесінің алғашқы қадамы болып саналады.
Тарих беттері
«Гликолиз» терминін Лепин он тоғызыншы ғасырдың аяғында қан айналымы жүйесінен жойылған қандағы глюкозаны төмендету процесі үшін қолданған. Кейбір микроорганизмдерде гликолизге ұқсас ашыту процестері болады. Мұндайлар үшінтрансформация он бір ферментті пайдаланады, олардың көпшілігі біртекті, жоғары тазартылған немесе кристалды түрде оқшауланған, олардың қасиеттері жақсы зерттелген. Бұл процесс жасушаның гиалоплазмасында жүреді.
Процесс ерекшеліктері
Гликолиз қалай жүреді? Биохимия - бұл процесс көп сатылы реакция ретінде қарастырылатын ғылым.
Гликолиздің алғашқы ферментативті реакциясы, фосфорлану АТФ молекулалары арқылы ортофосфаттың глюкозаға ауысуымен байланысты. Гексокиназа ферменті бұл процесте катализатор ретінде әрекет етеді.
Бұл процесте глюкоза-6-фосфаттың алынуы жүйенің энергиясының едәуір мөлшерінің бөлінуімен түсіндіріледі, яғни қайтымсыз химиялық процесс жүреді.
Гексокиназа сияқты фермент D-глюкозаның өзін ғана емес, сонымен қатар D-маннозаны, D-фруктозаны фосфорлану процесінің катализаторы қызметін атқарады. Бауырда гексокиназадан басқа тағы бір фермент – глюкокиназа бар, ол бір D-глюкозаның фосфорлану процесін катализдейді.
Екінші кезең
Қазіргі биохимия бұл процестің екінші кезеңін қалай түсіндіреді? Бұл кезеңдегі гликолиз гексозафосфат изомеразаның әсерінен глюкоза-6-фосфаттың жаңа затқа - фруктоза-6-фосфатқа ауысуы болып табылады.
Процесс екі өзара қарама-қарсы бағытта жүреді, кофакторларды қажет етпейді.
Үшінші кезең
Алынған фруктоза-6-фосфаттың АТФ молекулаларының көмегімен фосфорлануымен байланысты. Бұл процестің үдеткіші фосфофруктокиназа ферменті болып табылады. Реакцияқайтымсыз болып саналады, ол магний катиондарының қатысуымен жүреді, бұл әрекеттесудің баяу жүретін кезеңі болып саналады. Ол гликолиз жылдамдығын анықтауға негіз болады.
Фосфофруктокиназа – аллостериялық ферменттердің өкілдерінің бірі. Ол AMP және ADP арқылы ынталандырылған ATP молекулаларымен тежеледі. Қант диабеті жағдайында, ораза кезінде, сондай-ақ майлар көп мөлшерде тұтынылатын көптеген басқа жағдайларда, тін жасушаларындағы цитрат мөлшері бірнеше есе артады. Мұндай жағдайларда цитратпен фосфофруктокиназаның толыққанды белсенділігінің айтарлықтай тежелуі байқалады.
АТФ пен АДФ қатынасы елеулі мәндерге жетсе, фосфофруктокиназа тежеледі, бұл гликолизді бәсеңдетуге көмектеседі.
Гликолизді қалай арттыруға болады? Биохимия бұл үшін қарқындылық факторын азайтуды ұсынады. Мысалы, жұмыс істемейтін бұлшықетте фосфофруктокиназаның белсенділігі төмен, бірақ АТФ концентрациясы жоғарылайды.
Бұлшық ет жұмыс істеп тұрғанда АТФ айтарлықтай жұмсалады, бұл фермент деңгейінің жоғарылауын тудырады, бұл гликолиз процесінің жеделдеуін тудырады.
Төртінші кезең
Альдолаза ферменті гликолиздің осы бөлігінің катализаторы болып табылады. Оның арқасында заттың екі фосфотриозға қайтымды бөлінуі жүреді. Температура мәніне байланысты тепе-теңдік әртүрлі деңгейлерде орнатылады.
Биохимия не болып жатқанын қалай түсіндіреді? Температураның жоғарылауымен гликолиз тікелей реакция, өнім бағытында жүредібұл глицеральдегид-3-фосфат және дигидроксиацетонфосфат.
Басқа кезеңдер
Бесінші кезең – триозафосфаттардың изомерлену процесі. Процесс катализаторы триозафосфат изомераза ферменті болып табылады.
Жиынтық түрдегі алтыншы реакция сутегі акцепторы ретінде NAD фосфатының қатысуымен 1,3-дифосфорглицерин қышқылының өндірілуін сипаттайды. Глицеральдегидтен сутегін кетіретін осы бейорганикалық агент. Пайда болған байланыс нәзік, бірақ ол энергияға бай және бөлінгенде 1,3-дифосфоглицерин қышқылы алынады.
Фосфоглицераткиназамен катализделген жетінші қадам 3-фосфоглицерин қышқылы мен АТФ түзу үшін фосфат қалдығынан ADP-ге энергияны беруді қамтиды.
Сегізінші реакцияда фосфат тобының молекулаішілік ауысуы жүреді, бұл кезде 3-фосфоглицерин қышқылының 2-фосфоглицератқа айналуы байқалады. Процесс қайтымды, сондықтан оны жүзеге асыру үшін магний катиондары пайдаланылады.
2,3-дифосфоглицерин қышқылы осы кезеңде фермент үшін кофактор ретінде әрекет етеді.
Тоғызыншы реакция 2-фосфоглицерин қышқылының фосфоэнолпируватқа ауысуын қамтиды. Магний катиондарымен белсендірілетін энолаза ферменті бұл процестің үдеткіші, ал фторид бұл жағдайда ингибитор ретінде әрекет етеді.
Оныншы реакция байланыстың үзілуімен және фосфоэнолпирожүзім қышқылынан фосфат қалдығының энергиясының АДФ-ге ауысуымен жүреді.
Он бірінші кезең пирожүзім қышқылының тотықсыздануымен, сүт қышқылын алумен байланысты. Бұл түрлендіру лактатдегидрогеназа ферментінің қатысуын талап етеді.
Гликолизді жалпы түрде қалай жазуға болады? Биохимиясы жоғарыда қарастырылған реакциялар АТФ молекулаларының түзілуімен бірге гликолитикалық тотықсыздануға дейін төмендейді.
Процесс мәні
Біз биохимия гликолизді (реакцияларды) қалай сипаттайтынын қарастырдық. Бұл процестің биологиялық маңызы үлкен энергия қоры бар фосфатты қосылыстарды алу болып табылады. Егер бірінші кезеңде екі ATP молекуласы жұмсалса, онда кезең осы қосылыстың төрт молекуласының түзілуімен байланысты.
Оның биохимиясы қандай? Гликолиз және глюконеогенез энергияны үнемдейді: 2 ATP молекуласы 1 глюкоза молекуласын құрайды. Глюкозадан екі қышқыл молекуласының түзілуі кезіндегі энергия өзгерісі 210 кДж/моль. 126 кДж жылу түрінде кетеді, 84 кДж АТФ фосфаттық байланыстарында жиналады. Терминалды байланыстың энергетикалық мәні 42 кДж/моль. Биохимия ұқсас есептеулермен айналысады. Аэробты және анаэробты гликолиздің тиімділігі 0,4.
Қызықты фактілер
Көптеген тәжірибелердің нәтижесінде адамның бүтін эритроциттерінде болатын әрбір гликолиз реакциясының нақты мәндерін анықтау мүмкін болды. Гликолиздің сегіз реакциясы термодинамикалық тепе-теңдікке жақын, үш процесс бос энергия мөлшерінің айтарлықтай төмендеуімен байланысты және қайтымсыз болып саналады.
Глюконеогенез дегеніміз не? Процестің биохимиясы көмірсулардың ыдырауынан тұрады, ол жүредібірнеше кезең. Әрбір қадам ферменттермен бақыланады. Мысалы, аэробты метаболизммен сипатталатын тіндерде (жүрек тіндері, бүйректер) ол LDH1 және LDH2 изоферменттері арқылы реттеледі. Олар пируваттың аз мөлшерімен тежеледі, нәтижесінде сүт қышқылының синтезіне жол берілмейді және үшкарбон қышқылының циклінде ацетил-КоА толық тотығуына қол жеткізіледі.
Анаэробты гликолиз тағы немен сипатталады? Биохимия, мысалы, процеске басқа көмірсулардың қосылуын қамтиды.
Зертханалық зерттеулер нәтижесінде адам ағзасына тағаммен бірге түсетін фруктозаның шамамен 80% бауырда метаболизденетіні анықталды. Мұнда оның фруктоза-6-фосфатқа дейін фосфорлану процесі жүреді, гексокиназа ферменті бұл процестің катализаторы ретінде әрекет етеді.
Бұл процесті глюкоза тежейді. Алынған қосылыс фосфор қышқылының жойылуымен бірге бірнеше сатыдан өтіп глюкозаға айналады. Сонымен қатар, оның кейіннен құрамында фосфоры бар басқа органикалық қосылыстарға айналуы мүмкін.
АТФ және фосфофруктокиназаның әсерінен фруктоза-6-фосфат фруктоза-1,6-дифосфатқа айналады.
Содан кейін бұл зат гликолизге тән кезеңдер арқылы метаболизденеді. Бұлшықеттер мен бауырда фруктозаның оның құрамында фосфор бар қосылысқа фосфорлану процесін жеделдететін кетогексокиназа бар. Процесс глюкозамен бітелмейді, ал пайда болған фруктоза-1-фосфат кетоза-1-фосфат альдолазаның әсерінен глицеральдегид пен дигидроксиацетонфосфатқа ыдырайды. D-глицеральдегид астындатриозокиназаның әсерінен ол фосфорлануға енеді, соңында АТФ молекулалары бөлініп, дигидроксиацетонфосфат алынады.
Туа біткен ауытқулар
Биохимиктер фруктоза алмасуымен байланысты кейбір туа біткен ауытқуларды анықтай алды. Бұл құбылыс (маңызды фруктозурия) организмдегі кетогексокиназа ферментінің құрамындағы биологиялық тапшылықпен байланысты, сондықтан бұл көмірсулардың ыдырауының барлық процестері глюкозамен тежеледі. Бұл бұзушылықтың салдары қандағы фруктозаның жиналуы болып табылады. Фруктозаның бүйрек шегі төмен, сондықтан фруктозурияны қандағы көмірсулардың шамамен 0,73 ммоль/л концентрациясында анықтауға болады.
Галактоза биосинтезіне қатысу
Галактоза ағзаға тамақпен бірге түседі, ол ас қорыту жолында глюкоза мен галактозаға дейін ыдырайды. Біріншіден, бұл көмірсу галактоза-1-фосфатқа айналады, процесс галактокиназа арқылы катализденеді. Содан кейін құрамында фосфор бар қосылыс глюкоза-1-фосфатқа айналады. Бұл кезеңде уридиндифосфогалактоза және УДФ-глюкоза да түзіледі. Процестің келесі кезеңдері глюкозаның ыдырауына ұқсас схема бойынша өтеді.
Галактоза метаболизмінің бұл жолынан басқа екінші схемасы да мүмкін. Біріншіден, галактоза-1-фосфат та түзіледі, бірақ кейінгі қадамдар UTP молекулаларының және глюкоза-1-фосфаттың түзілуімен байланысты.
Көмірсулар алмасуымен байланысты көптеген патологиялық жағдайлардың ішінде галактоземия ерекше орын алады. Бұл құбылыс рецессивті тұқым қуалайтын аурумен байланыстыонда қандағы қант деңгейі галактозаның әсерінен көтеріліп, 16,6 ммоль/л жетеді. Сонымен қатар, қандағы глюкозаның құрамында іс жүзінде ешқандай өзгеріс жоқ. Галактозадан басқа мұндай жағдайларда галактоза-1-фосфат қанда да жиналады. Галактоземия диагнозы қойылған балалардың психикалық дамуы тежелген, сонымен қатар катаракта бар.
Көмірсулар алмасуының бұзылуының өсуі төмендеген сайын, оның себебі галактозаның екінші жол бойында ыдырауы болып табылады. Биохимиктердің жүріп жатқан процестің мәнін анықтай алуының арқасында ағзадағы глюкозаның толық ыдырауына байланысты проблемаларды шешуге мүмкіндік туды.
