ชีวเคมีเรียนอะไร? Glycolysis เป็นกระบวนการทางเอนไซม์ที่ร้ายแรงของการสลายกลูโคสที่เกิดขึ้นในเนื้อเยื่อของสัตว์และมนุษย์โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน เขาเป็นคนที่นักชีวเคมีพิจารณาถึงวิธีการรับกรดแลคติกและโมเลกุล ATP
คำจำกัดความ
แอโรบิกไกลโคไลซิสคืออะไร? ชีวเคมีถือว่ากระบวนการนี้เป็นลักษณะกระบวนการเดียวของสิ่งมีชีวิตที่ให้พลังงาน
ด้วยความช่วยเหลือของกระบวนการดังกล่าวที่สิ่งมีชีวิตของสัตว์และมนุษย์สามารถทำหน้าที่ทางสรีรวิทยาบางอย่างในช่วงระยะเวลาหนึ่งในสภาวะที่มีออกซิเจนไม่เพียงพอ
หากกระบวนการสลายกลูโคสดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมของออกซิเจน ไกลโคไลซิสแบบแอโรบิกจะเกิดขึ้น
ชีวเคมีมันคืออะไร? Glycolysis ถือเป็นขั้นตอนแรกในกระบวนการออกซิไดซ์กลูโคสให้เป็นน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์
หน้าประวัติศาสตร์
Lépin ใช้คำว่า "ไกลโคไลซิส" ในช่วงปลายศตวรรษที่สิบเก้าสำหรับกระบวนการลดระดับน้ำตาลในเลือดที่ถูกขับออกจากระบบไหลเวียนโลหิต จุลินทรีย์บางชนิดมีกระบวนการหมักที่คล้ายกับไกลโคไลซิส สำหรับการดังกล่าวการแปลงสภาพใช้เอ็นไซม์ 11 ชนิด ซึ่งส่วนใหญ่แยกได้ในรูปแบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน มีความบริสุทธิ์สูงหรือมีลักษณะเป็นผลึก คุณสมบัติของเอนไซม์ได้รับการศึกษาอย่างดี กระบวนการนี้เกิดขึ้นในไฮยาโลพลาสซึมของเซลล์
เฉพาะขั้นตอน
ไกลโคไลซิสดำเนินไปอย่างไร? ชีวเคมีเป็นวิทยาศาสตร์ที่กระบวนการนี้ถือเป็นปฏิกิริยาหลายขั้นตอน
ปฏิกิริยาเอนไซม์แรกของไกลโคไลซิส ฟอสโฟรีเลชั่น สัมพันธ์กับการถ่ายโอนออร์โธฟอสเฟตไปเป็นกลูโคสโดยโมเลกุล ATP เอนไซม์ hexokinase ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการนี้
การผลิตกลูโคส-6-ฟอสเฟตในกระบวนการนี้อธิบายได้ด้วยการปล่อยพลังงานจำนวนมากในระบบ กล่าวคือ กระบวนการทางเคมีที่ย้อนกลับไม่ได้เกิดขึ้น
เอ็นไซม์เช่นเฮกโซไคเนสทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการฟอสโฟรีเลชั่น ไม่เพียงแต่ดี-กลูโคสเท่านั้น แต่ยังรวมถึงดี-มานโนส, ดี-ฟรุกโตสด้วย นอกจากเฮกโซไคเนสแล้ว ยังมีเอ็นไซม์อีกตัวในตับ - กลูโคคิเนสซึ่งกระตุ้นกระบวนการฟอสโฟรีเลชั่นของดีกลูโคสหนึ่งตัว
สเตจที่สอง
ชีวเคมีสมัยใหม่อธิบายขั้นตอนที่สองของกระบวนการนี้อย่างไร ไกลโคไลซิสในระยะนี้คือการเปลี่ยนแปลงของกลูโคส-6-ฟอสเฟตภายใต้อิทธิพลของเฮกโซสฟอสเฟตไอโซเมอเรสไปเป็นสารใหม่ - ฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต
กระบวนการดำเนินไปในสองทิศทางที่ตรงกันข้าม ไม่ต้องการปัจจัยร่วม
ด่านที่สาม
มันมีความเกี่ยวข้องกับฟอสโฟรีเลชั่นของฟรุกโตส-6-ฟอสเฟตที่เกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของโมเลกุลเอทีพี ตัวเร่งปฏิกิริยานี้คือเอนไซม์ฟอสโฟฟรุกโตไคเนส ปฏิกิริยาถือว่าไม่สามารถย้อนกลับได้มันเกิดขึ้นในที่ที่มีไอออนบวกของแมกนีเซียมซึ่งถือเป็นขั้นตอนการดำเนินการอย่างช้าๆของการโต้ตอบนี้ เธอคือผู้เป็นพื้นฐานในการกำหนดอัตราของไกลโคไลซิส
ฟอสฟรุคโตไคเนสเป็นหนึ่งในตัวแทนของเอนไซม์อัลโลสเตอริก มันถูกยับยั้งโดยโมเลกุล ATP ซึ่งถูกกระตุ้นโดย AMP และ ADP ในกรณีของโรคเบาหวาน ในระหว่างการอดอาหาร เช่นเดียวกับในภาวะอื่นๆ ที่มีการบริโภคไขมันในปริมาณมาก ปริมาณซิเตรตในเซลล์เนื้อเยื่อจะเพิ่มขึ้นหลายเท่า ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว มีการยับยั้งการทำงานของฟอสฟอรัสไคเนสอย่างเต็มรูปแบบโดยซิเตรตอย่างมีนัยสำคัญ
หากอัตราส่วนของ ATP ต่อ ADP ถึงค่าที่มีนัยสำคัญ ฟอสโฟฟรุกโตไคเนสจะถูกยับยั้ง ซึ่งช่วยให้ไกลโคลิซิสช้าลง
คุณจะเพิ่มไกลโคไลซิสได้อย่างไร? ชีวเคมีเสนอให้ลดปัจจัยความเข้มสำหรับสิ่งนี้ ตัวอย่างเช่น ในกล้ามเนื้อที่ไม่ทำงาน กิจกรรมของ phosphofructokinase ต่ำ แต่ความเข้มข้นของ ATP เพิ่มขึ้น
เมื่อกล้ามเนื้อทำงาน จะมีการใช้ ATP อย่างมาก ซึ่งทำให้ระดับของเอนไซม์เพิ่มขึ้น ทำให้เกิดการเร่งกระบวนการไกลโคไลซิส
ด่านที่สี่
เอ็นไซม์อัลโดเลสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับส่วนนี้ของไกลโคไลซิส ต้องขอบคุณเขาที่ทำให้การแยกสารกลับเป็นสองฟอสโฟไตรโอสเกิดขึ้น ขึ้นอยู่กับค่าอุณหภูมิ ความสมดุลจะถูกสร้างขึ้นที่ระดับต่างๆ
ชีวเคมีอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นอย่างไร? ไกลโคไลซิสด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะไปในทิศทางของปฏิกิริยาโดยตรง ผลิตภัณฑ์ซึ่งเป็นกลีเซอรอลดีไฮด์-3-ฟอสเฟตและไดไฮดรอกซีอะซีโตนฟอสเฟต
สเตจอื่นๆ
ขั้นตอนที่ห้าคือกระบวนการไอโซเมอไรเซชันของฟอสเฟตไตรโอส ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการนี้คือเอนไซม์ไตรโอส ฟอสเฟต ไอโซเมอเรส
ปฏิกิริยาที่หกในรูปแบบสรุปอธิบายการผลิตกรด 1,3-diphosphorglyceric ต่อหน้า NAD ฟอสเฟตเป็นตัวรับไฮโดรเจน เป็นสารอนินทรีย์ที่ขจัดไฮโดรเจนออกจากกลีซาลดีไฮด์ พันธะที่เกิดขึ้นนั้นเปราะบาง แต่เต็มไปด้วยพลังงาน และเมื่อแยกออก จะได้กรด 3-ไดฟอสโฟกลีเซอริก 1 ตัว
ขั้นตอนที่เจ็ด เร่งปฏิกิริยาโดยไคเนสฟอสโฟกลีเซอเรต เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนพลังงานจากฟอสเฟตตกค้างไปยัง ADP เพื่อสร้างกรด 3-phosphoglyceric และ ATP
ในปฏิกิริยาที่แปด การถ่ายโอนภายในโมเลกุลของกลุ่มฟอสเฟตเกิดขึ้น ในขณะที่สังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของกรด 3-phosphoglyceric เป็น 2-phosphoglycerate กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้ ดังนั้นจึงใช้ไพเพอร์แมกนีเซียมสำหรับการนำไปใช้
2,3-กรดไดฟอสโฟกลีเซอริกทำหน้าที่เป็นโคแฟกเตอร์สำหรับเอนไซม์ในขั้นตอนนี้
ปฏิกิริยาที่เก้าเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนกรด 2-phosphoglyceric acid เป็น phosphoenolpyruvate เอนไซม์อีโนเลสซึ่งถูกกระตุ้นโดยไอออนบวกแมกนีเซียมทำหน้าที่เป็นตัวเร่งกระบวนการนี้ และฟลูออไรด์ทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งในกรณีนี้
ปฏิกิริยาที่สิบเกิดขึ้นจากการทำลายพันธะและการถ่ายโอนพลังงานของฟอสเฟตตกค้างไปยัง ADP จากกรดฟอสโฟฟีนอลไพรูวิก
ระยะที่สิบเอ็ดเกี่ยวข้องกับการลดลงของกรดไพรูวิกเพื่อให้ได้กรดแลคติกการแปลงนี้ต้องการการมีส่วนร่วมของเอนไซม์แลคเตทดีไฮโดรจีเนส
คุณจะเขียนไกลโคไลซิสในลักษณะทั่วไปได้อย่างไร? ปฏิกิริยา ซึ่งเป็นชีวเคมีที่กล่าวถึงข้างต้น ถูกรีดิวซ์เป็น glycolytic oxidoreduction ควบคู่ไปกับการก่อตัวของโมเลกุล ATP
มูลค่ากระบวนการ
เรามาดูกันว่าชีวเคมีอธิบายไกลโคไลซิสอย่างไร (ปฏิกิริยา) ความสำคัญทางชีวภาพของกระบวนการนี้คือเพื่อให้ได้สารประกอบฟอสเฟตที่มีพลังงานสำรองจำนวนมาก หากใช้โมเลกุล ATP สองโมเลกุลในระยะแรก ระยะนั้นสัมพันธ์กับการก่อตัวของโมเลกุลสี่ตัวของสารประกอบนี้
ชีวเคมีมันคืออะไร? Glycolysis และ gluconeogenesis ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ: โมเลกุล ATP 2 ตัวคิดเป็น 1 โมเลกุลของกลูโคส การเปลี่ยนแปลงพลังงานระหว่างการก่อตัวของโมเลกุลกรดสองโมเลกุลจากกลูโคสคือ 210 กิโลจูล/โมล 126 kJ ใบไม้ในรูปของความร้อน 84 kJ สะสมในพันธะฟอสเฟตของ ATP พันธะขั้วมีค่าพลังงาน 42 กิโลจูล/โมล ชีวเคมีเกี่ยวข้องกับการคำนวณที่คล้ายกัน แอโรบิกและแอนแอโรบิกไกลโคไลซิสมีประสิทธิภาพ 0.4.
ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ
จากการทดลองจำนวนมาก จึงสามารถกำหนดค่าที่แน่นอนของปฏิกิริยาไกลโคไลซิสแต่ละปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเม็ดเลือดแดงที่ยังไม่บุบสลายของมนุษย์ได้ ปฏิกิริยาของไกลโคไลซิสแปดปฏิกิริยาอยู่ใกล้กับสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ สามกระบวนการเกี่ยวข้องกับการลดลงอย่างมีนัยสำคัญของปริมาณพลังงานอิสระ และถือว่าไม่สามารถย้อนกลับได้
กลูโคนีเจเนซิสคืออะไร? ชีวเคมีของกระบวนการประกอบด้วยการสลายคาร์โบไฮเดรตซึ่งเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน แต่ละขั้นตอนถูกควบคุมโดยเอ็นไซม์ ตัวอย่างเช่น ในเนื้อเยื่อที่มีลักษณะการเผาผลาญแบบแอโรบิก (เนื้อเยื่อของหัวใจ ไต) จะถูกควบคุมโดยไอโซเอนไซม์ LDH1 และ LDH2 พวกมันถูกยับยั้งโดยไพรูเวตจำนวนเล็กน้อย ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ไม่อนุญาตให้มีการสังเคราะห์กรดแลคติก และเกิดออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของอะซิติล-โคเอในวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิกได้
ไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนมีลักษณะอย่างไร? ตัวอย่างเช่น ชีวเคมีเกี่ยวข้องกับการรวมคาร์โบไฮเดรตอื่นๆ ในกระบวนการ
จากการศึกษาในห้องปฏิบัติการพบว่าประมาณ 80% ของฟรุกโตสที่เข้าสู่ร่างกายมนุษย์ด้วยอาหารถูกเผาผลาญในตับ ที่นี่ กระบวนการของฟอสโฟรีเลชั่นเป็นฟรุกโตส-6-ฟอสเฟตเกิดขึ้น เอ็นไซม์เฮกโซไคเนสทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการนี้
กระบวนการนี้ถูกยับยั้งโดยกลูโคส สารประกอบที่ได้จะถูกแปลงเป็นกลูโคสผ่านหลายขั้นตอน พร้อมด้วยการกำจัดกรดฟอสฟอริก นอกจากนี้ยังสามารถแปลงเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีฟอสฟอรัสอื่น ๆ ในภายหลังได้
ภายใต้อิทธิพลของ ATP และ phosphofructokinase ฟรุกโตส-6-ฟอสเฟตจะถูกแปลงเป็นฟรุกโตส-1,6-ไดฟอสเฟต
จากนั้นสารนี้จะถูกเผาผลาญผ่านลักษณะระยะของไกลโคไลซิส กล้ามเนื้อและตับมีคีโตเฮกโซไคเนสซึ่งสามารถเร่งกระบวนการฟอสโฟรีเลชั่นของฟรุกโตสให้เป็นสารประกอบที่มีฟอสฟอรัส กระบวนการนี้ไม่ถูกขัดขวางโดยกลูโคส และฟรุกโตส-1-ฟอสเฟตที่เป็นผลลัพธ์จะสลายตัวภายใต้อิทธิพลของคีโตส-1-ฟอสเฟตอัลโดเลสไปเป็นกลีซาลดีไฮด์และไดไฮดรอกซีอะซีโตน ฟอสเฟต ดี-กลีเซอรอลดีไฮด์ภายใต้ภายใต้อิทธิพลของไตรโอโซไคเนส มันจะเข้าสู่ฟอสโฟรีเลชัน ในที่สุดโมเลกุล ATP จะถูกปลดปล่อยออกมา และไดไฮดรอกซีอะซิโตน ฟอสเฟตก็จะได้รับ
ความผิดปกติแต่กำเนิด
นักชีวเคมีสามารถระบุความผิดปกติแต่กำเนิดที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญฟรุกโตสได้ ปรากฏการณ์นี้ (ฟรุกโตซูเรียที่สำคัญ) มีความเกี่ยวข้องกับการขาดสารอาหารทางชีววิทยาในเนื้อหาของเอ็นไซม์ ketohexokinase ในร่างกาย ดังนั้น กระบวนการทั้งหมดของการสลายตัวของคาร์โบไฮเดรตนี้จึงถูกยับยั้งโดยกลูโคส ผลที่ตามมาของการละเมิดนี้คือการสะสมของฟรุกโตสในเลือด สำหรับฟรุกโตส ระดับของไตจะต่ำ ดังนั้นสามารถตรวจพบฟรุกโตสเรียได้ที่ความเข้มข้นของคาร์โบไฮเดรตในเลือดประมาณ 0.73 มิลลิโมล/ลิตร
การมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์กาแลคโตส
กาแลคโตสเข้าสู่ร่างกายด้วยอาหาร ซึ่งย่อยสลายในทางเดินอาหารเป็นกลูโคสและกาแลคโตส ประการแรก คาร์โบไฮเดรตนี้จะถูกแปลงเป็นกาแลคโตส-1-ฟอสเฟต กระบวนการนี้เร่งปฏิกิริยาโดยกาแลคโตไคเนส ต่อไป สารประกอบที่ประกอบด้วยฟอสฟอรัสจะถูกแปลงเป็นกลูโคส-1-ฟอสเฟต ในขั้นตอนนี้ uridine diphosphogalactose และ UDP-glucose ก็เกิดขึ้นเช่นกัน ขั้นตอนต่อไปของกระบวนการดำเนินการตามโครงการที่คล้ายกับการสลายกลูโคส
นอกจากเส้นทางของการเผาผลาญกาแลคโตสแล้ว แผนที่สองก็เป็นไปได้เช่นกัน อย่างแรก กาแลคโตส-1-ฟอสเฟตก็ถูกสร้างขึ้นเช่นกัน แต่ขั้นตอนต่อมาเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของโมเลกุล UTP และกลูโคส-1-ฟอสเฟต
ท่ามกลางสภาวะทางพยาธิวิทยามากมายที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต กาแลคโตซีเมียตรงบริเวณที่พิเศษ ปรากฏการณ์นี้สัมพันธ์กับโรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมโดยซึ่งระดับน้ำตาลในเลือดสูงขึ้นเนื่องจากกาแลคโตสถึง 16.6 มิลลิโมล/ลิตร ในเวลาเดียวกัน แทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงในเนื้อหาของกลูโคสในเลือด นอกจากกาแลคโตสแล้ว ในกรณีเช่นนี้ กาแลคโตส-1-ฟอสเฟตยังสะสมอยู่ในเลือดอีกด้วย เด็กที่ตรวจพบกาแลคโตซีเมียมีอาการปัญญาอ่อนและเป็นต้อกระจกด้วย
เนื่องจากการเติบโตของความผิดปกติของการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตลดลง เหตุผลก็คือการสลายตัวของกาแลคโตสตามเส้นทางที่สอง เนื่องจากนักชีวเคมีสามารถค้นหาสาระสำคัญของกระบวนการที่ดำเนินอยู่ได้ จึงเป็นไปได้ที่จะจัดการกับปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการสลายกลูโคสที่ไม่สมบูรณ์ในร่างกาย
