Glukoza

Z chemicznego punktu widzenia glukoza jest cukrem o sześciu atomach węgla i dlatego należy do kategorii heksoz.

Większość cukrów złożonych obecnych w diecie jest dzielona i redukowana do glukozy i innych prostych węglowodanów.

Glukoza jest bowiem uzyskiwana przez hydrolizę wielu węglowodanów, w tym sacharozy, maltozy, celulozy, skrobi i glikogenu.

Wątroba jest w stanie przekształcić inne cukry proste, takie jak fruktoza, w glukozę.

Zaczynając od glukozy można syntetyzować wszystkie węglowodany niezbędne do przeżycia organizmu.

Poziom glukozy we krwi i tkankach jest dokładnie regulowany przez niektóre hormony (insulina i glukagon); Nadmiar glukozy jest przechowywany w niektórych tkankach, w tym w mięśniach, w postaci glikogenu.

W głębi:

• glukoza jako żywność (dekstroza)
• poziom glukozy we krwi (poziom glukozy we krwi)
• glukoza w moczu (glikozuria)
• Transportery glukozy GLUT
• Zmieniona tolerancja glukozy
• OGTT Doustny test obciążenia glukozą
• Cykl glukozy alaninowej
• syrop glukozowy

Glikoliza

Ważny komórkowy szlak metaboliczny, odpowiedzialny za konwersję glukozy w prostsze cząsteczki i wytwarzanie energii w postaci adenozynotrifosforanu (ATP).

Glikoliza to proces chemiczny, w którym cząsteczka glukozy jest dzielona na dwie cząsteczki kwasu pirogronowego; ta reakcja prowadzi do wytwarzania energii, przechowywanej w 2 cząsteczkach ATP.

Glikoliza ma szczególną właściwość, że może odbywać się zarówno w obecności, jak i pod nieobecność tlenu, nawet jeśli w drugim przypadku wytwarzana jest mniejsza ilość energii

• W warunkach tlenowych cząsteczki kwasu pirogronowego mogą wejść w cykl Krebsa i przejść szereg reakcji, które określają ich całkowitą degradację do dwutlenku węgla i wody
• Z drugiej strony w warunkach beztlenowych cząsteczki kwasu pirogronowego ulegają degradacji do innych związków organicznych, takich jak kwas mlekowy lub kwas octowy, w procesie fermentacji.

Fazy ​​glikolizy

Główne wydarzenia charakteryzujące proces glikolizy to:

fosforylacja glukozy: dwie grupy fosforanowe są dodawane do cząsteczki glukozy, dostarczane przez dwie cząsteczki ATP, które z kolei stają się ADP. W ten sposób powstaje 1, 6-difosforan glukozy;

przekształcenie w 1, 6-difosforan fruktozy: 1, 6-difosforan glukozy przekształca się w 1, 6-difosforan fruktozy, związek pośredni z sześcioma atomami węgla, który z kolei dzieli się na dwa prostsze związki, z których każdy zawiera trzy atomy węgla: fosforan dihydroksyacetonu i 3-fosforan aldehydu glicerynowego. Fosforan dihydroksyacetonu przekształca się w inną cząsteczkę 3-fosforanu aldehydu glicerynowego;

tworzenie się kwasu pirogronowego : oba związki o trzech atomach węgla są przekształcane w kwas 1, 3-difosfoglicerynianowy; następnie w fosfoglicerynie; następnie w fosfoenolopirogronianie; wreszcie w dwóch cząsteczkach kwasu pirogronowego.

W trakcie tych reakcji syntetyzowane są cztery cząsteczki ATP i 2 NADH.

Równowaga sytuacji

Glikoliza rozpoczynająca się od cząsteczki glukozy pozwala uzyskać:

1. produkcja netto 2 cząsteczek ATP
2. tworzenie 2 cząsteczek związku, NADH (dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy), który działa jako nośnik energii.

Znaczenie glikolizy

W żywych istotach glikoliza jest pierwszym etapem szlaków metabolicznych wytwarzania energii; pozwala na stosowanie glukozy i innych cukrów prostych, takich jak fruktoza i galaktoza. U ludzi niektóre tkanki, które normalnie mają metabolizm tlenowy w określonych warunkach niedoboru tlenu, mają zdolność pozyskiwania energii dzięki beztlenowej glikolizie. Dzieje się tak na przykład w tkance mięśni poprzecznie prążkowanych poddanych intensywnemu i długotrwałemu wysiłkowi fizycznemu. W ten sposób elastyczność systemu produkcji energii, która może podążać różnymi ścieżkami chemicznymi, pozwala organizmowi zaspokoić własne potrzeby. Jednak nie wszystkie tkaniny są w stanie wytrzymać brak tlenu; na przykład mięsień sercowy ma mniejszą zdolność do glikolizy, dlatego trudniej jest wytrzymać warunki beztlenowe.

więcej o glikolizie »

Glikoliza beztlenowa

W warunkach beztlenowych (brak tlenu) pirogronian jest przekształcany w dwie cząsteczki kwasu mlekowego wraz z uwalnianiem energii w postaci ATP.

Ten proces, który wytwarza 2 cząsteczki ATP, nie może trwać dłużej niż 1 lub 2 minuty, ponieważ nagromadzenie kwasu mlekowego wywołuje uczucie zmęczenia i hamuje skurcz mięśni.

W obecności tlenu powstający kwas mlekowy przekształca się w kwas pirogronowy, który będzie następnie metabolizowany dzięki cyklowi Krebsa.

Cykl Krebsa

Grupa reakcji chemicznych zachodzących wewnątrz komórki podczas procesu oddychania komórkowego. Reakcje te są odpowiedzialne za przekształcenie cząsteczek z glikolizy w dwutlenek węgla, wodę i energię. Ten proces, preferowany przez siedem enzymów, nazywany jest również cyklem kwasów trikarboksylowych lub kwasu cytrynowego. Cykl Krebsa jest aktywny u wszystkich zwierząt, w roślinach wyższych i większości bakterii. W komórkach eukariotycznych cykl zachodzi w organizmie komórkowym zwanym mitochondriami. Odkrycie tego cyklu przypisuje się brytyjskiemu biochemikowi Hansowi Adolfowi Krebsowi, który w 1937 r. Opisał główne kroki.

GŁÓWNE REAKCJE

Pod koniec glikolizy powstają dwie cząsteczki pirogronianu, które wchodzą do mitochondriów i są przekształcane w grupy acetylowe. Każda grupa acetylowa, zawierająca dwa atomy węgla, wiąże się z koenzymem, tworząc związek zwany acetylokenzymem A.

To z kolei łączy się z cząsteczką z czterema atomami węgla, szczawiooctanem, tworząc związek z sześcioma atomami węgla, kwas cytrynowy. W kolejnych etapach cyklu cząsteczka kwasu cytrynowego jest stopniowo przerabiana, tracąc w ten sposób dwa atomy węgla, które są eliminowane w postaci dwutlenku węgla. Ponadto w tych pasażach uwalniane są cztery elektrony, które zostaną użyte w ostatnim etapie oddychania komórkowego, fosforylacji oksydacyjnej.

dogłębne badanie cyklu Krebsa »

Fosforylacja oksydacyjna

Trzecia faza oddychania komórkowego nazywana jest fosforylacją oksydacyjną i zachodzi na poziomie grzbietów mitochondrialnych (fałdowanie wewnętrznej błony mitochondriów). Polega ona na przeniesieniu elektronów wodoru NADH do łańcucha transportowego (zwanego łańcuchem oddechowym), utworzonego przez cytochromy, aż do tlenu, który reprezentuje ostateczny akceptor elektronów. Przejście elektronów wiąże się z uwalnianiem energii, która jest przechowywana w wiązaniach 36 cząsteczek difosforanu adenozyny (ADP) poprzez wiązanie grup fosforanowych, co prowadzi do syntezy 36 cząsteczek ATP. Z redukcji tlenu i jonów H +, które powstają po przeniesieniu elektronu z NADH i FADH, wyprowadzane są cząsteczki wody, które są dodawane do tych wytwarzanych w cyklu Krebsa.

Mechanizmy syntezy ATP

Protony przechodzą przez wewnętrzną membranę mitochondriów w ułatwionym procesie dyfuzji. Enzym syntaza ATP uzyskuje zatem energię wystarczającą do wytworzenia cząsteczek ATP, przenosząc grupę fosforanową do ADP.

Przenoszenie elektronów przez łańcuch oddechowy wymaga interwencji enzymów zwanych dehydrogenazami, które mają funkcję „rozrywania” wodoru z cząsteczek dawcy (FADH i NADH), tak że jony H + i elektrony są produkowane dla łańcucha oddechowego ; ponadto proces ten wymaga obecności niektórych witamin (w szczególności witaminy C, E, K i witaminy B2 lub ryboflawiny).

Punkt sytuacyjny:

• wyburzenie glukozy przez aerobik (cykl Krebsa) prowadzi do powstania 38 ATP

• wyburzenie glukozy przez beztlenowość (glikoliza) prowadzi do powstania 2 ATP