Биохимия эмнени изилдейт? Гликолиз - кычкылтекти колдонбостон жаныбарлардын жана адамдын ткандарында пайда болгон глюкозанын олуттуу ферменттик процесси. Дал ошол биохимиктер сүт кислотасын жана АТФ молекулаларын алуунун жолу катары карашат.
Аныктама
Аэробдук гликолиз деген эмне? Биохимия бул процессти энергия менен камсыз кылуучу тирүү организмдерге мүнөздүү жалгыз процесс катары карайт.
Мындай процесстин жардамы менен жаныбарлардын жана адамдардын организми кычкылтектин жетишсиздигинен белгилүү бир убакыт аралыгында белгилүү бир физиологиялык функцияларды аткара алат.
Глюкозанын бузулуу процесси кычкылтектин катышуусу менен жүрсө, аэробдук гликолиз жүрөт.
Анын биохимиясы кандай? Гликолиз глюкозаны сууга жана көмүр кычкыл газына кычкылдантуу процессиндеги биринчи кадам болуп эсептелет.
Тарых барактары
"Гликолиз" термини Лепин тарабынан XIX кылымдын аягында кан айлануу системасынан алынып салынган кандагы глюкозаны азайтуу процесси үчүн колдонулган. Кээ бир микроорганизмдерде гликолизге окшош ачытуу процесстери бар. Мындайлар үчүнтрансформация он бир ферментти колдонот, алардын көпчүлүгү бир тектүү, жогорку тазаланган же кристаллдык формада бөлүнүп алынган, алардын касиеттери жакшы изилденген. Бул процесс клетканын гиалоплазмасында ишке ашат.
Процесстин өзгөчөлүктөрү
Гликолиз кантип жүрөт? Биохимия бул процесс көп баскычтуу реакция катары каралуучу илим.
Гликолиздин биринчи ферменттик реакциясы, фосфорлануу ортофосфаттын глюкозага АТФ молекулалары аркылуу өтүшү менен байланышкан. Бул процессте катализатор катары гексокиназа ферменти иштейт.
Бул процессте глюкоза-6-фосфаттын өндүрүшү системанын энергиянын олуттуу көлөмүнүн бөлүнүп чыгышы менен түшүндүрүлөт, башкача айтканда, кайра кайтпай турган химиялык процесс жүрөт.
Гексокиназа сыяктуу фермент D-глюкозанын өзүнүн гана эмес, ошондой эле D-маннозанын, D-фруктозанын фосфорлануу процессинин катализатору катары кызмат кылат. Боордо гексокиназадан тышкары дагы бир фермент бар - глюкокиназа, ал бир D-глюкозанын фосфорлануу процессин катализдейт.
Экинчи этап
Заманбап биохимия бул процесстин экинчи этабын кантип түшүндүрөт? Бул этаптагы гликолиз гексозафосфат изомеразанын таасири астында глюкоза-6-фосфаттын жаңы затка - фруктоза-6-фосфатка өтүшү.
Процесс эки бири-бирине карама-каршы багытта жүрөт, кофакторлорду талап кылбайт.
Үчүнчү этап
Ал АТФ молекулаларынын жардамы менен пайда болгон фруктоза-6-фосфаттын фосфорлануусу менен байланышкан. Бул процесстин ылдамдаткычы фосфофруктокиназа ферменти болуп саналат. Реакциякайра кайтарылгыс деп эсептелет, ал магний катиондорунун катышуусунда пайда болот, бул өз ара аракеттенүүнүн жай жүрүп жаткан баскычы болуп эсептелет. Бул гликолиз ылдамдыгын аныктоо үчүн негиз болуп саналат.
Фосфофруктокиназа – аллостерикалык ферменттердин өкүлдөрүнүн бири. Бул AMP жана ADP тарабынан стимулданган ATP молекулалары тарабынан тоскоол болот. Кант диабети менен, орозо учурунда, ошондой эле майлар көп санда керектелген башка көптөгөн шарттарда кыртыш клеткаларында цитрат мазмуну бир нече эсеге көбөйөт. Мындай шарттарда цитраттын фосфофруктокиназанын толук кандуу активдүүлүгүнө олуттуу бөгөт коюлат.
Эгер ATP менен ADP катышы олуттуу мааниге жетсе, фосфофруктокиназа ингибирлейт, бул гликолизди жайлатууга жардам берет.
Гликолизди кантип көбөйтүүгө болот? Биохимия бул үчүн интенсивдүүлүк факторун төмөндөтүүнү сунуштайт. Мисалы, иштебеген булчуңда фосфофруктокиназанын активдүүлүгү төмөн, бирок АТФ концентрациясы жогорулайт.
Булчуң иштегенде АТФ олуттуу түрдө колдонулат, ал ферменттин деңгээлин жогорулатып, гликолиз процессинин тездешине алып келет.
Төртүнчү этап
Альдолаза ферменти гликолиздин бул бөлүгүнүн катализатору болуп саналат. Анын урматында заттын эки фосфотриозго тескери бөлүнүшү ишке ашат. Температуранын маанисине жараша тең салмактуулук ар кандай деңгээлде орнотулат.
Биохимия эмне болуп жатканын кантип түшүндүрөт? Температуранын жогорулашы менен гликолиз түз реакция, продукту багытында жүрөтбул глицеральдегид-3-фосфат жана дигидроксиацетонфосфат.
Башка этаптар
Бешинчи этап триозафосфаттардын изомеризация процесси. Процесстин катализатору триозафосфат изомераза ферменти болуп саналат.
Кыскача формадагы алтынчы реакция суутек акцептору катары NAD фосфатынын катышуусунда 1,3-дифосфорглицерин кислотасын өндүрүүнү сүрөттөйт. Дал ушул органикалык эмес агент, глицеральдегидден суутекти кетирет. Пайда болгон байланыш морт, бирок ал энергияга бай жана ажыраганда 1,3-дифосфоглицерин кислотасы алынат.
Фосфоглицераткиназа менен катализделген жетинчи кадам 3-фосфоглицерин кислотасын жана АТФти түзүү үчүн фосфаттын калдыктарынан ADPге энергияны өткөрүүнү камтыйт.
Сегизинчи реакцияда фосфат тобунун молекула ичинде өтүшү, 3-фосфоглицерин кислотасынын 2-фосфоглицератка айланышы байкалат. Процесс кайра кайтарылат, ошондуктан аны ишке ашыруу үчүн магний катиондору колдонулат.
2,3-дифосфоглицерин кислотасы бул этапта фермент үчүн кофактор катары иштейт.
Тогузунчу реакция 2-фосфоглицерин кислотасынын фосфоэнолпируватка өтүшүн камтыйт. Магний катиондору менен активдештирилген энолаза ферменти бул процесстин тездетүүчүсү, ал эми фторид бул учурда ингибитор катары иштейт.
Онунчу реакция байланыштын үзүлүшү жана фосфаттык калдыктын энергиясынын фосфоэнолпировик кислотасынан ADPге өтүшү менен жүрөт.
Он биринчи этап сүт кислотасын алуу, пирожүздүү кислотанын азайышы менен байланышкан. Бул конверсия лактатдегидрогеназа ферментинин катышуусун талап кылат.
Гликолизди жалпы түрдө кантип жазууга болот? Биохимиясы жогоруда талкууланган реакциялар АТФ молекулаларынын пайда болушу менен коштолгон гликолиттик кычкылдандыратууга чейин төмөндөйт.
Процесстин мааниси
Биохимия гликолизди (реакцияларды) кантип сүрөттөөрүн карадык. Бул процесстин биологиялык мааниси чоң энергетикалык запасы бар фосфаттык бирикмелерди алуу болуп саналат. Эгерде биринчи этапта эки ATP молекуласы сарпталса, анда этап бул кошулманын төрт молекуласынын пайда болушу менен байланышкан.
Анын биохимиясы кандай? Гликолиз жана глюконеогенез энергияны үнөмдүү: 2 ATP молекуласы 1 глюкоза молекуласын түзөт. Глюкозадан эки кислота молекуласын пайда кылууда энергиянын өзгөрүшү 210 кДж/моль. 126 кДж жылуулук түрүндө кетет, 84 кДж АТФ фосфаттык байланыштарында топтолот. Терминалдык байланыштын энергетикалык мааниси 42 кДж/моль. Биохимия ушул сыяктуу эсептөөлөр менен алектенет. Аэробдук жана анаэробдук гликолиздин эффективдүүлүгү 0,4.
Кызыктуу фактылар
Көптөгөн эксперименттердин натыйжасында адамдын эритроциттеринин бузулбаган ар бир гликолиз реакциясынын так маанилерин аныктоого мүмкүн болду. Гликолиздин сегиз реакциясы термодинамикалык тең салмактуулукка жакын, үч процесс бош энергиянын көлөмүнүн олуттуу азайышы менен байланышкан жана кайра кайтарылгыс деп эсептелет.
Глюконеогенез деген эмне? Процесстин биохимиясы карбонгидраттын бузулушунан туратбир нече этаптары. Ар бир кадам ферменттер тарабынан башкарылат. Мисалы, аэробдук метаболизм менен мүнөздөлгөн ткандарда (жүрөк ткандары, бөйрөктөр) LDH1 жана LDH2 изоферменттери менен жөнгө салынат. Аларга аз өлчөмдөгү пируват тоскоол болот, мунун натыйжасында сүт кислотасынын синтезине жол берилбейт жана трикарбон кислотасынын циклинде ацетил-КоАнын толук кычкылданышына жетишилет.
Анаэробдук гликолиз дагы эмне менен мүнөздөлөт? Мисалы, биохимия процесске башка углеводдорду кошууну камтыйт.
Лабораториялык изилдөөлөрдүн натыйжасында адамдын организмине тамак-аш менен кирген фруктозанын 80%ке жакыны боордо метаболизмге айланаары аныкталган. Бул жерде анын фруктоза-6-фосфатка чейин фосфорлануу процесси жүрөт, гексокиназа ферменти бул процесстин катализатору катары иштейт.
Бул процесске глюкоза тоскоол болот. Алынган кошулма бир нече этаптан өтүп глюкозага айланат, фосфор кислотасын жок кылуу менен коштолот. Мындан тышкары, анын кийинчерээк башка фосфор камтыган органикалык бирикмелерге айланышы мүмкүн.
АТФ жана фосфофруктокиназанын таасири астында фруктоза-6-фосфат фруктоза-1,6-дифосфатка айланат.
Андан кийин бул зат гликолизге мүнөздүү этаптар аркылуу метаболизмге өтөт. Булчуңдарда жана боордо фруктозанын фосфорлануу процессин анын фосфор камтыган кошулмасына тездетүүчү кетогексокиназа бар. Процесс глюкоза менен тоскоол болбойт жана пайда болгон фруктоза-1-фосфат кетоза-1-фосфат альдолазанын таасири астында глицеральдегид жана дигидроксиацетонфосфатка ажырайт. астында D-глицеральдегидтриозокиназанын таасири астында фосфорланууга кирет, акырында АТФ молекулалары бөлүнүп чыгат жана дигидроксиацетонфосфат алынат.
Тубаса аномалиялар
Биохимиктер фруктозанын метаболизмине байланыштуу кээ бир тубаса аномалияларды аныктай алышты. Бул кубулуш (негизги фруктозурия) организмдеги кетогексокиназа ферментинин курамындагы биологиялык жетишсиздик менен байланыштуу, ошондуктан бул углеводдун ажырашынын бардык процесстери глюкоза менен тоскоол болот. Бул бузуунун натыйжасы кандагы фруктозанын топтолушу болуп саналат. Фруктозанын бөйрөк босогосу төмөн, андыктан фруктозурияны кандагы углеводдун 0,73 ммоль/л концентрациясында аныктоого болот.
Галактоза биосинтезине катышуу
Галактоза организмге тамак-аш менен кирет, ал тамак сиңирүү трактында глюкоза менен галактозага чейин ажырайт. Биринчиден, бул углевод галактоза-1-фосфатка айланат, процесс галактокиназа тарабынан катализделет. Андан кийин фосфор камтыган кошулма глюкоза-1-фосфатка айланат. Бул этапта уридиндифосфогалактоза жана УДП-глюкоза да пайда болот. Процесстин кийинки этаптары глюкозанын бөлүнүшүнө окшош схема боюнча жүрөт.
Галактозанын метаболизминин бул жолунан тышкары, экинчи схема да мүмкүн. Биринчиден, галактоза-1-фосфат да пайда болот, бирок кийинки кадамдар UTP молекулаларынын жана глюкоза-1-фосфаттын пайда болушу менен байланышкан.
Углевод алмашуу менен байланышкан көптөгөн патологиялык шарттардын арасында галактоземия өзгөчө орунду ээлейт. Бул көрүнүш рецессивдүү тукум куума оору менен байланышкан, мененанда кандагы канттын деңгээли галактозанын эсебинен жогорулап, 16,6 ммоль/лге жетет. Ошол эле учурда, кандагы глюкозанын мазмуну дээрлик эч кандай өзгөрүү жок. Мындай учурларда галактозадан тышкары галактоза-1-фосфат дагы канга чогулат. Галактоземия диагнозу коюлган балдардын акыл-эси артта калып, катаракта да бар.
Углевод метаболизминин бузулушунун өсүшү азайгандыктан, галактозанын экинчи жол боюнча бузулушу себеп. Биохимиктердин жүрүп жаткан процесстин маңызын таба алганынын аркасында организмдеги глюкозанын толук эмес бузулушуна байланыштуу көйгөйлөр менен күрөшүүгө мүмкүн болду.
