Glykolyse (aus dem Griechischen. Glycys-Sweet und Lyse-Auflösung, Zerfall) ist eine Sequenz von enzymatischen Reaktionen, die zur Umwandlung von Glucose in Pyruvat bei gleichzeitiger Bildung von ATP führen.
Unter aeroben Bedingungen dringt Pyruvat in die Mitochondrien ein, wo es vollständig zu CO oxidiert wird.2 und H2A. Wenn der Sauerstoffgehalt nicht ausreicht, wie dies bei aktiv kontrahierenden Muskeln der Fall sein kann, wird Pyruvat in Laktat umgewandelt.
Die Glykolyse ist also nicht nur der Hauptweg der Glukoseverwertung in den Zellen, sondern auch ein einzigartiger Weg, da sie Sauerstoff verwenden kann, wenn
Letzteres ist verfügbar (aerobe Bedingungen), kann aber auch in Abwesenheit von Sauerstoff (anaerobe Bedingungen) auftreten.
Die anaerobe Glykolyse ist ein komplexer enzymatischer Prozess für den Abbau von Glukose, der im Gewebe von Mensch und Tier ohne Sauerstoffverbrauch auftritt. Das Endprodukt der Glykolyse ist Milchsäure. ATP wird während der Glykolyse gebildet. Die Gesamtglykolyse-Gleichung kann wie folgt dargestellt werden:
Unter anaeroben Bedingungen ist die Glykolyse der einzige Energiezufuhrprozess im Körper eines Tieres. Es ist der Glykolyse zu verdanken, dass der menschliche Körper und die Tiere bei Sauerstoffmangel eine bestimmte Anzahl von physiologischen Funktionen ausüben können. In den Fällen, in denen die Glykolyse in Gegenwart von Sauerstoff auftritt, spricht man von aerober Glykolyse.
Die Reihenfolge der anaeroben Glykolysereaktionen sowie ihrer Zwischenprodukte wurde gut untersucht. Der Prozess der Glykolyse wird durch elf Enzyme katalysiert, von denen die meisten in homogener, klastischer oder hochgereinigter Form isoliert werden und deren Eigenschaften allgemein bekannt sind. Beachten Sie, dass die Glykolyse im Hyaloplasma (Cytosol) der Zelle auftritt.
Die erste enzymatische Glykolysereaktion ist die Phosphorylierung, d.h. Transfer des Orthophosphatrests in Glucose durch ATP. Die Reaktion wird durch das Enzym Hexokinase katalysiert:
Die Bildung von Glucose-6-phosphat in der Hexokinase-Reaktion geht mit der Freisetzung einer beträchtlichen Menge der freien Energie des Systems einher und kann als praktisch irreversibler Prozess angesehen werden.
Die wichtigste Eigenschaft der Hexokinase ist ihre Hemmung durch Glucose-6-phosphat, d. H. Letzteres dient sowohl als Reaktionsprodukt als auch als allosterischer Inhibitor.
Das Enzym Hexokinase kann die Phosphorylierung nicht nur von D-Glucose katalysieren, sondern auch von anderen Hexosen, insbesondere D-Fructose, D-Mannose usw. In der Leber gibt es neben Hexokinase ein Enzym Glucokinase, das die Phosphorylierung von nur D-Glucose katalysiert. Dieses Enzym ist im Muskelgewebe nicht vorhanden (Details siehe Kapitel 16).
Die zweite Reaktion der Glykolyse ist die Umwandlung von Glucose-6-phosphat durch die Wirkung des Enzyms Glucose-6-phosphat-Isomerase in Fructose-6-phosphat:
Diese Reaktion verläuft leicht in beide Richtungen und erfordert keine Cofaktoren.
Die dritte Reaktion wird durch das Enzym Phosphofructokinase katalysiert. das resultierende Fructose-6-phosphat wird erneut durch das zweite ATP-Molekül phosphoryliert:
Diese Reaktion ist praktisch irreversibel, analog zur Hexokinase, findet in Gegenwart von Magnesiumionen statt und ist die am langsamsten ablaufende Glykolysereaktion. Tatsächlich bestimmt diese Reaktion die Geschwindigkeit der Glykolyse insgesamt.
Phosphofructokinase ist eines der allosterischen Enzyme. Es wird durch ATP gehemmt und durch AMP stimuliert. Bei signifikanten Werten des ATP / AMP-Verhältnisses wird die Phosphofructokinase-Aktivität gehemmt und die Glykolyse verlangsamt sich. Im Gegenteil, mit einer Abnahme dieses Verhältnisses steigt die Intensität der Glykolyse. Daher ist im nicht arbeitenden Muskel die Aktivität der Phosphofructokinase niedrig und die ATP-Konzentration ist relativ hoch. Während der Arbeit des Muskels kommt es zu einem intensiven ATP-Verbrauch und einer erhöhten Aktivität der Phosphofructokinase, was zu einem Anstieg des Glykolyseprozesses führt.
Die vierte Glykolysereaktion wird durch ein Aldolaseenzym katalysiert. Unter dem Einfluss dieses Enzyms wird Fructose-1,6-bisphosphat in zwei Phosphotriosen gespalten:
Diese Reaktion ist reversibel. Je nach Temperatur stellt sich das Gleichgewicht auf einem anderen Niveau ein. Bei einer Temperaturerhöhung verschiebt sich die Reaktion zu einer stärkeren Bildung von Triosephosphaten (Dihydro-Xiacetonphosphat und Glyceraldehyd-3-phosphat).
Die fünfte Reaktion ist die Triosephosphatisomerisierungsreaktion. Es wird durch das Enzym Triosphosphat-Isomerase katalysiert:
Das Gleichgewicht dieser Isomerase-Reaktion ist in Richtung Dihydroxyacetonphosphat verschoben: 95% Dihydroxyacetonphosphat und etwa 5% Glyceraldehyd-3-phosphat. Bei den nachfolgenden Glykolysereaktionen kann nur eines der beiden gebildeten Triosophosphate direkt einbezogen werden, nämlich Glyceraldehyd-3-phosphat. Als Ergebnis wird die Aldehydform der Phospho-Triose weiter umgesetzt, das Dihydroxyacetonphosphat wird in Glyceraldehyd-3-phosphat umgewandelt.
Die Bildung von Glyceraldehyd-3-phosphat vervollständigte sozusagen die erste Stufe der Glykolyse. Die zweite Stufe ist die schwierigste und wichtigste. Dabei handelt es sich um eine Redoxreaktion (glykolytische Oxidationsreaktion), gekoppelt mit einer Phosphorylierung des Substrats, während der ATP gebildet wird.
Durch die sechste Reaktion von Glyceraldehyd-3-phosphat in Gegenwart des Enzyms Glyceraldehydphosphat-Dehydrogenase erfahren Coenzym NAD und anorganisches Phosphat eine Art Oxidation unter Bildung von 1,3-Bisphosphoglycerinsäure und der reduzierten Form von NAD (NADH). Diese Reaktion wird durch Jod oder Bromacetat blockiert und verläuft in mehreren Stufen:
1,3-Bisphosphoglycerat ist eine hochenergetische Verbindung (Hochenergiebindung, die üblicherweise als "Tilde" bezeichnet wird)
). Der Wirkmechanismus der Glyceraldehydphosphatdehydrogenase ist folgender: In Gegenwart von anorganischem Phosphat wirkt NAD + als Akzeptor für Wasserstoff, der von Glyceraldehyd-3-phosphat abgespalten wird. Bei der Bildung von NADH bindet Glyceraldehyd-3-phosphat auf Kosten der SH-Gruppen des letzteren an das Enzymmolekül. Die gebildete Bindung ist energiereich, aber sie ist brüchig und spaltet sich unter dem Einfluss von anorganischem Phosphat unter Bildung von 1,3-Bisphosphoglycerinsäure auf.
Die siebte Reaktion wird durch Phosphoglyceratkinase katalysiert, während der energiereiche Phosphatrest (Phosphatgruppe in Position 1) unter Bildung von ATP und 3-Phosphoglycerinsäure (3-Phosphoglycerat) auf ADP übertragen wird:
Aufgrund der Wirkung von zwei Enzymen (Glyceraldehyphosphatdehydrogenase und Phosphoglyceratkinase) wird die Energie, die während der Oxidation der Aldehydgruppe von Glyceraldehyd-3-phosphat zur Carboxylgruppe freigesetzt wird, in Form von ATP-Energie gespeichert. Im Gegensatz zur oxidativen Phosphorylierung wird die Bildung von ATP aus energiereichen Verbindungen als Substratphosphorylierung bezeichnet.
Die achte Reaktion wird von einer intramolekularen Übertragung der verbleibenden Phosphatgruppe begleitet, und 3-Phosphoglycerinsäure wird in 2-Phosphoglycerinsäure (2-Phosphoglycerat) umgewandelt.
Die Reaktion ist leicht reversibel und verläuft in Gegenwart von Mg 2+ -Ionen. Der Cofaktor des Enzyms ist auch eine 2,3-Bisphosphoglycerinsäure, genauso wie bei der Phosphoglucomutase-Reaktion das Glucose-1,6-bisphosphat die Rolle eines Cofaktors spielt:
Die neunte Reaktion wird durch das Enzym Enolase katalysiert, wobei 2-Phosphoglycerinsäure als Ergebnis der Abspaltung des Wassermoleküls in Phosphoenolpyruvinsäure (Phosphoenolpyruvat) entsteht und die Phosphatbindung in Position 2 energiereich wird:
Enolase wird durch zweiwertige Kationen Mg 2+ oder Mn 2+ aktiviert und durch Fluorid inhibiert.
Die zehnte Reaktion ist durch das Aufbrechen der Hochenergiebindung und die Übertragung des Phosphatrests von Phosphoenolpyruvat zu ADP (Substratphosphorylierung) gekennzeichnet. Katalyse durch das Enzym Pyruvatkinase:
Die Wirkung der Pyruvatkinase erfordert Mg 2+ -Ionen sowie einwertige Alkalimetallkationen (K + oder andere). Innerhalb der Zelle ist die Reaktion praktisch irreversibel.
Durch die elfte Reaktion wird Brenztraubensäure reduziert und Milchsäure gebildet. Die Reaktion läuft unter Beteiligung des in der sechsten Reaktion gebildeten Enzyms Lactatdehydrogenase und Coenzym NADH ab:
Die Reihenfolge der Reaktionen, die bei der Glykolyse ablaufen, ist in Abb. 1 dargestellt. 10.3.
Abb. 10.3. Die Reihenfolge der Glykolysereaktionen.
1 - Hexokinase; 2 - Phosphoglucoisom-Zeiten; 3 - Phosphofructokinase; 4 - Aldo-Lase; 5-Triose-Phosphat-Isomerase; 6 - Glyceraldehydphosphatdehydrogenase; 7-Phosphoglyceratkinase; 8 - Phosphoglyceromutase; 9 - Enolase; 10 - Pyruvat-Naza; 11 - Lactatdehydrogenase.
Die Pyruvat-Reduktionsreaktion schließt den internen Redoxglykolysezyklus ab. NAD + spielt die Rolle eines intermediären Wasserstoffträgers von Glyceraldehyd-3-phosphat (6. Reaktion) bis Brenztraubensäure (11. Reaktion), während es sich selbst regeneriert und wieder an einem als Glykolytische Oxidation bezeichneten Kreisprozess teilnehmen kann.
Die biologische Bedeutung des Prozesses der Glykolyse liegt vor allem in der Bildung energiereicher Phosphorverbindungen. In den frühen Stadien der Glykolyse werden 2 ATP-Moleküle (Hexokinase- und Phosphofructinkinase-Reaktionen) verbraucht. Bei anschließenden 4 Molekülen ATP (Phosphoglyceratkinase- und Pyruvatkinase-Reaktionen) werden gebildet. Somit beträgt die Energieeffizienz der Glykolyse unter anaeroben Bedingungen 2 ATP-Moleküle pro Glucosemolekül.
Wie bereits erwähnt, ist Phosphofructokinase die Hauptreaktion, die die Glykolysegeschwindigkeit begrenzt. Die zweite Reaktion, die geschwindigkeitsbestimmende und regulierende Glykolyse, ist die Hexokinase-Reaktion. Zusätzlich wird die Glykolyse auch von LDH und seinen Isoenzymen kontrolliert.
In Geweben mit aerobem Stoffwechsel (Gewebe des Herzens, der Nieren usw.) dominieren die LDH-Isoenzyme.1 und LDH2 (siehe Kapitel 4). Diese Isoenzyme werden bereits durch geringe Konzentrationen an Pyruvat gehemmt, was die Bildung von Milchsäure verhindert und zu einer vollständigeren Oxidation von Pyruvat (genauer gesagt Acetyl-CoA) im Tricarbonsäurezyklus beiträgt.
In menschlichen Geweben, die die Glykolyse-Energie (z. B. Skelettmuskulatur) weitgehend nutzen, sind die wichtigsten Isoenzyme LDH5 und LDH4. LDH-Aktivität5 Maximum bei den Konzentrationen von Pyruvat, die LDH hemmen1. Die Vorherrschaft von LDH-Isoenzymen4 und LDH5 verursacht eine intensive anaerobe Glykolyse mit der schnellen Umwandlung von Pyruvat in Milchsäure.
Wie bereits erwähnt, wird der anaerobe Abbau von Glykogen als Glykogenolyse bezeichnet. Die Beteiligung von Glykogen-D-Glucose-Einheiten an der Glykolyse erfolgt unter Beteiligung von 2 Enzymen - Phosphorylase a und Phospho-Gluco-Mutase. Das als Ergebnis der Phosphoglucomutase-Reaktion gebildete Glucose-6-phosphat kann in den Glycolyseprozess einbezogen werden. Nach der Bildung von Glucose-6-phosphat fallen die weiteren Wege der Glykolyse und Glykogenolyse vollständig zusammen:
Bei der Glykogenolyse sammeln sich nicht zwei, sondern drei ATP-Moleküle in Form von energiereichen Verbindungen an (ATP wird nicht für die Bildung von Glucose-6-phosphat verwendet). Es scheint, dass die Energieeffizienz der Glyco-Genolyse etwas höher zu sein scheint als der Prozess der Glykolyse, diese Effizienz wird jedoch nur in Gegenwart von aktiver Phosphorylase erzielt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bei der Aktivierung der Phosphorolylase b ATP verbraucht wird (siehe Abb. 10.2).
Biologie
Die Glykolyse (griech. Glykos - süß, Lyse - Aufspaltung) ist die erste Stufe der Zellatmung, bei der es sich um eine Reaktionssequenz handelt, während der ein Glukosemolekül (C6H12O6) spaltet sich in zwei Moleküle Brenztraubensäure (C3H4O3). Die Reaktionen laufen im Zytoplasma ohne Beteiligung von Sauerstoff ab, jedoch unter Beteiligung von Enzymen. In Pyruvat liegen die Kohlenstoffatome stärker oxidiert vor, da sich vier Wasserstoffatome abspalten und eine andere Verbindung herstellen (NAD zu NAD · H)2).
Gesamtglykolysereaktion
Die reine Ausbeute an in ATP gespeicherter Energie beträgt nur zwei Moleküle, was auf die geringe Effizienz dieses Stadiums der Zellatmung hindeutet. Der größte Teil der Glukoseenergie bleibt in Brenztraubensäure und wird in NAD · H gespeichert2. Während der aeroben Atmung wird diese Energie verwendet, um die Hauptmenge an ATP-Molekülen herzustellen.
Da Glucose während der Glykolyse vier Wasserstoffatome verliert, wird sie oxidiert. Wasserstoffakzeptoren sind Nicotinamid-Adenin-Dinukleotidmoleküle (NAD +).
Glukose zersetzt sich nicht sofort zu Pyruvat, sondern durch eine Reihe aufeinanderfolgender Reaktionen. Insgesamt können sie in drei Stufen präsentiert werden:
Glucose wird durch die Phosphatgruppen von ATP phosphoryliert und in Fructose-1,6-bisphosphat umgewandelt. Es verwendet zwei ATP-Moleküle, die zu ADP werden.
Fructose-1,6-biphosphat wird in zwei phosphorylierte Drei-Kohlenstoff-Zucker aufgeteilt.
Diese Zucker werden in Brenztraubensäure umgewandelt. In diesem Fall werden vier ATP-Moleküle synthetisiert und zwei NAD-Molekülen mit Wasserstoff versetzt.
Etwa neun Enzyme, aus denen der Förderer besteht, sind an der Glykolyse beteiligt. Wie aus dem Schema ersichtlich, läuft die Glykolyse in zehn Stufen ab.
Bei weiterer Oxidation von Brenztraubensäure in Mitochondrien wird die in NAD · H gespeicherte Energie verwendet.2.
In der Evolution ist Glykolyse der erste Weg, um ATP zu erhalten. In unserer Zeit ist es für Prokaryoten und Eukaryoten als eine der Stadien der Zellatmung charakteristisch.
Es ist zu bedenken, dass die Glykolyse in Zellen nicht die einzige Möglichkeit ist, Glukose zu oxidieren.
6 Gründe, keinen Zucker zu essen und was im Körper abgebaut wird
Ich freue mich, Sie, meine treuen Abonnenten, zu begrüßen! Ich schlage vor, ein komplexes, aber sehr wichtiges Thema zu besprechen: Was bricht der Zucker im Körper zusammen? Seien wir ehrlich: Jeder liebt es, süß zu essen. Aber nur wenige denken sich die Gefahr des Zuckers an und wie der Konsum für den Organismus enden kann.
Zucker ist ein weißes Gift. Ist das wahr?
Zu Beginn ist Zucker eines der meistverkauften Nahrungsmittel der Welt. Es ist schwer, dem nicht zuzustimmen. Gib es zu, weil in der Küche jeder von euch Zucker hat?
Es ist notwendig für die Zubereitung von Gebäck, Desserts, Marmeladen, Marinaden. Wir verweigern uns nicht einen Löffel Zucker, der zu Tee oder Kaffee hinzugefügt wird. Zu sagen, dass dieses Produkt absolut gesundheitsschädlich ist, ist unmöglich. Dieses Produkt ist notwendig, damit der Körper:
- die Gehirnaktivität verbessern;
- Verhindern Sie Blutgerinnsel in den Blutgefäßen;
- Stimulierung der Funktionen der Leber und der Milz;
- Normalisierung des Blutkreislaufs im Gehirn und Rückenmark;
- gesteigerter Appetit und Stimmung.
Ein Mann ohne Zucker kann definitiv nicht gesund sein. Als Folge eines Mangels an Süßigkeiten, Gedächtnis, verschlechtert sich die Aufmerksamkeit, eine Person kann nicht schnell denken, sich auf etwas konzentrieren.
Es ist nicht umsonst, dass Schulkindern und Studenten am Morgen vor dem Studium oder der Prüfung empfohlen wird, eine Tasse süßen Tee zu trinken oder Schokolade zu essen. Unser Blut braucht besonders Zucker.
Zusätzlich zu den nützlichen Eigenschaften kann Zucker den Körper schädigen:
- Gewichtszunahme;
- erhöhte Blutzuckerwerte;
- Belastung der Bauchspeicheldrüse;
- Herzprobleme;
- Hautkrankheiten;
- Karies.
Natürlich sprechen wir nicht von reinem Zucker, sondern von Produkten mit ihrem Inhalt. Tagsüber können wir harmlosen Joghurt, Haferkekse oder einen Apfel essen.
Wussten Sie, dass die tägliche Zuckerrate für Frauen laut Weltgesundheitsorganisation 25 Gramm beträgt und für Männer 37?
Zum Beispiel enthält ein Apfel bereits 10 Gramm Zucker. Und wenn Sie ein Glas Soda getrunken haben, übersteigt dies bereits Ihren täglichen Bedarf.
Zurück zu der Frage, ob Zucker Gift ist, können Sie beantworten, was passiert, wenn es die Norm überschreitet. Süß brauchen wir, aber in vernünftigen Mengen.
Was passiert mit Zucker im Körper?
Sie haben wahrscheinlich nicht mehr als einmal einen Bluttest auf Zucker, und deshalb wissen Sie, dass der Spiegel stabil sein muss. Um zu verstehen, wie dies funktioniert, schlage ich vor zu überlegen, was Zucker im Allgemeinen ist und was mit ihm passiert, wenn er in unseren Körper gelangt.
Industriezucker, den wir zu kulinarischen Zwecken verwenden, ist eigentlich Saccharose, ein Kohlenhydrat aus Rüben oder Zuckerrohr.
Saccharose besteht aus Glucose und Fructose. Saccharose wird nicht nur im Körper, sondern bereits im Mund in Glukose und Fruktose abgebaut, sobald wir Nahrung konsumieren. Das Aufteilen erfolgt unter dem Einfluss von Speichelenzymen.
Und nur dann werden alle Substanzen ins Blut aufgenommen. Glukose liefert die Energiereserven des Körpers. Auch bei der Einnahme von Saccharose im Körper beginnt die Bildung des Hormons Insulin.
Es beeinflusst wiederum die Bildung von Glykogen aus der restlichen Glukose, die als eine bestimmte Menge an Energie dient.
Und jetzt stellen Sie sich vor, dass jemand viel Süßes isst. Ein Teil der resultierenden Glukosespaltung geht mit der notwendigen Energie verloren.
Der Rest beginnt mit Insulin behandelt zu werden. Da jedoch viel Glukose vorhanden ist, hat Insulin keine Zeit zum Arbeiten und erhöht seine Intensität.
Und das ist eine große Belastung für die Bauchspeicheldrüse. Im Laufe der Zeit sind die Drüsenzellen erschöpft und können einfach nicht genug Insulin produzieren. Dies wird als Diabetes bezeichnet.
Eine weitere Gefahr für Liebhaber von Süßem besteht darin, dass in der Leber überschüssiger Glukose in Fettsäuren und Glycerin umgewandelt wird, die sich in Fett ablagern. In einfachen Worten beginnt sich eine Person zu erholen, da der Körper keine Zeit hat, die Fettreserven aufzuwenden, und legt sie einfach beiseite.
Wie verwende ich Zucker für die Gesundheit?
Wie ich bereits gesagt habe, benötigt der Körper Saccharose, aber es ist notwendig, dieses Produkt richtig und vernünftig einzusetzen. Denn übermäßige Liebe zu Desserts und Gebäck kann zu Fettleibigkeit, Diabetes, Magen- und Herzproblemen führen.
Dies und Übergewicht, das einer Person sofort Alter verleiht und ihr Aussehen ungesund macht. Daher ist es wichtig zu lernen, wie viel süßes Essen gegessen wird.
- begrenzen und vorzugsweise Zucker in seiner reinen Form aus der Diät entfernen;
- essen Sie Saccharose in ihrer natürlichen Form: Früchte, Beeren, Honig, Trockenfrüchte, Nüsse, Gemüse;
- Reduzieren Sie beim Kochen von Dessert oder Backen die im Rezept angegebene Zuckermenge mehrmals, und verwenden Sie besser Honig, Kokosnuss oder braunen Zucker, Sirupe auf Agavenbasis, Ahorn, Stevia-Extrakt;
- aß morgens einen süßen;
- Wenn Sie Tee mit Süßigkeiten oder Keksen trinken, sollte das Getränk wohlschmeckend sein.
Darüber hinaus müssen Sie mehr bewegen und reines Wasser trinken, damit überschüssige Kohlenhydrate aus dem Körper entfernt werden. Wenn Sie wirklich ein Stück Kuchen essen möchten, essen Sie getrocknete Aprikosen oder Nüsse.
Und damit der Körper keinen Mangel an Glukose und Fruktose verspürt, trinken Sie Spirulina und Chlorella. Diese beiden Algen beseitigen bemerkenswerterweise das Verlangen nach Süßigkeiten. Was es ist, werde ich Ihnen in den folgenden Artikeln erzählen.
Achten Sie auch auf die Art des Produkts. In einer Welt, die einfach nicht als Rohstoff für Saccharose verwendet wird! Und Rüben und Schilf und Birkensaft und sogar Ahornsaft!
Wir verwenden Rübenzucker. In früheren Artikeln habe ich Ihnen bereits gesagt, wie die Raffination gefährlich ist, warum es besser ist, solche Produkte abzulehnen. Ich möchte Sie kurz daran erinnern: Raffination ist der Prozess der Reinigung eines Produkts durch Kontakt mit Chemikalien wie Benzin.
Welcher Zucker ist gesünder: Rüben oder Zuckerrohr? Auf jeden Fall unmöglich zu sagen, hängt alles von der Qualität des Produktes ab. Reed, das wir haben, ist viel teurer, aber das liegt daran, dass es aus dem Ausland importiert wird.
Ich empfehle den Kauf eines Rohprodukts (auch Zuckerrohr, Rüben). Es ist an seiner braunen oder gelben Farbe zu erkennen. Es sieht nicht sehr schön aus, aber es enthält viele nützliche Eigenschaften und wertvolle Mineralien!
Das sind alles meine lieben Abonnenten! Ich würde mich freuen, wenn dieser Artikel für Sie nützlich ist und einem gesunden Lebensstil zumindest einen Schritt näher kommt. Lesen Sie mit Vorteil, erzählen Sie Ihren Freunden, aber ich verabschiede mich nicht von Ihnen und bald werde ich Ihnen noch etwas Interessantes erzählen!
Zucker Glukose spalten. Energie
L, K. STAROSELTSEVA, Doktor der biologischen Wissenschaften
Sobald sie jetzt keinen Zucker nennen: der weiße Feind, das süße Gift und die leeren Kalorien. Warum ist dieses Lebensmittelprodukt so schwere Anschuldigungen? Um diese Frage zu beantworten, lassen Sie uns überlegen, was Zucker ist und welchen Weg er nimmt, wenn er in den Körper gelangt.
Zucker wird bekanntlich aus Zuckerrüben oder Zuckerrohr hergestellt, wobei bei der Verarbeitung Saccharose entsteht; Nach ihrer chemischen Zusammensetzung wird es als Kohlenhydratdisaccharid aus Glucose und Fructose klassifiziert. Saccharose enthält weder Vitamine noch Mineralsalze oder andere biologisch aktive Substanzen, die in fast allen anderen Lebensmitteln pflanzlichen und tierischen Ursprungs vorkommen.
Dies bedeutet jedoch nicht, dass Zucker keine Vorteile hat. Glukose ist notwendig für die Ernährung von Hirngewebe, Leber und Muskeln. Damit diese und andere Organe ausreichend mit Glukose versorgt werden, muss ihr Gehalt im Blut konstant sein: 3,4 - 5,5 mmol / Liter oder 60 - 90 Gew.-%.
Zucker wird bereits im Mund mit der Wirkung von Speichelenzymen in Glukose und Fruktose abgebaut. Durch uevxs.-: "Schleimhautzellen der Hyulost" 1 Mund. und dann der Dünndarm gg -: - :: - g: =.: -:: ins Blut aufgenommen. Das Ende
: a_. ': its = •: ■:;>' steigt, und dies dient als Signal
Sekretion von Insulinhormon
g, genaue Drüse.
Insulin stimuliert die Aktivität des Enzyms Glucokinase, das Vorhandensein von
.-: -_ = In den Leberzellen und förderlich /
/ -Einigung zu den Molekülen des Glukosefosors. denn nur in dieser (phosphorylierten) Form kann Glukose hier in der Leber in die Endprodukte des Stoffwechsels unter Freisetzung von Energie zerlegt werden. Im Übrigen sei daran erinnert, dass beim Austausch von 100 g Zucker im Körper 374 Kilokalorien freigesetzt werden.
Aber nicht alle Glukose deckt den Energiebedarf sofort ab. Ein Teil der Glukose wird unter dem Einfluss von Insulin in Glykogen umgewandelt, das sich hauptsächlich in der Leber ablagert. Dies ist die Reserve, die der Körper verwendet, um eine konstante Glukosekonzentration im Blut aufrechtzuerhalten und damit Organe und Gewebe zu versorgen.
Wer viel Süßes isst, tritt Hyperglykämie auf, das heißt hohe Blutzuckerwerte, was eine erhöhte Insulinsekretion mit sich bringt, um diese Glukose zu verwerten. Infolgedessen arbeiten die Insulin produzierenden Betazellen der Pankreasinseln von Langerhans mit Überlastung. Und wenn sie erschöpft sind und weniger Insulin produzieren, werden die Umwandlungs- und Aufspaltungsprozesse von Glukose gestört. Und dies kann zur Entwicklung von Diabetes führen.
Eine weitere, ebenso schwere Gefahr bedroht den süßen Zahn. Bei der Aufspaltung und weiteren Umwandlung von Glukose in der Leber werden Fettsäuren und Glycerin gebildet. Fettsäuren (einige von ihnen liegen in Form von Triglyceriden und einige in freier Form vor) werden in das Blut ausgeschieden und zum Depot von Fettgewebe transportiert, zum Beispiel in das Unterhautfettgewebe, und dort abgelagert. Bei einer übermäßigen Aufnahme von Zucker im Körper kann der Fettgehalt im Blut (Hyperlipidämie) ansteigen und es lagert sich mehr in den Fettdepots ab. Fettleibigkeit entwickelt sich zwangsläufig. Da sowohl Hyperglykämie als auch Hyperlipidämie Bedingungen sind, die normalerweise miteinander zusammenhängen, gehen Diabetes und Fettleibigkeit häufig Hand in Hand. Und es ist kein Zufall, dass fettleibige Menschen mit Diabetes häufiger krank werden als Menschen mit normalem Körpergewicht.
Der Konsum von überschüssigem Zucker verletzt den Stoffwechsel aller im Körper vorhandenen Substanzen, einschließlich der Proteine. Wenn Hyperglykämie die Ausschüttung des Hormons des Pankreas-Glucogons unterdrückt, und bei Mangelzuständen versagt der Abbau von Proteinen in Aminosäuren. Die Verletzung des Protein- und Kohlenhydratstoffwechsels in Kombination mit der Störung der Funktionen des Insularapparates schwächt die Abwehrkräfte des Körpers. Dies wird durch klinische Beobachtungen bestätigt, die auf eine Abnahme der Immunität bei Patienten mit Diabetes mellitus hinweisen.
Sie sollten sich nicht auf Süßes einlassen, auch weil Zucker in der Mundhöhle eine günstige Umgebung für die Vitalaktivität von Bakterien ist, die den Zahnschmelz zerstören und Karies verursachen.
Wie viel Zucker kann man essen, um den Körper nicht zu schädigen? Gemäß den Empfehlungen des Spezialisten des Instituts für Ernährung der Akademie der Medizinischen Wissenschaften der UdSSR sollten nicht mehr als 50 bis 70 Gramm pro Tag, einschließlich Zucker in Süßigkeiten, Süßwaren und Süßspeisen, enthalten sein. Für ältere Menschen wird diese Rate auf 30 bis 50 Gramm reduziert. Und diejenigen, die zu Übergewicht neigen, sollten überhaupt keinen Zucker essen. Glukose im Körper wird nämlich nicht nur aus Saccharose, sondern auch aus Aminosäuren, Stärke und Fetten gebildet. Der Mangel an Zucker in der Ernährung mit einer ausgewogenen Ernährung ist also nicht gefährlich, aber sein Übermaß droht zur Katastrophe.
Die Wirkung von Enzymen auf den Abbau von Zuckern
Die Enzyme, die für den Abbau von Zuckermolekülen im Verdauungssystem unseres Körpers verantwortlich sind, sind enorm. Jedes Organ oder jeder Hohlraum des Verdauungstraktes hat seinen eigenen Satz solcher Enzyme. Warum nicht eine universelle? Und gibt es so etwas?
Gründe für die Vielfalt der Enzyme
Es gibt mehrere Gründe für eine solche Vielfalt von Enzymen, die Zucker abbauen. Die wichtigsten sind wie folgt:
1. Eine Vielzahl von Zuckern in der Natur.
Selbst die kleinsten Zuckermoleküle bestehen aus einer relativ großen Anzahl von Atomen. Der Standort wird nur geringfügig verändert, da Zucker seine Eigenschaften dramatisch verändert. Und jede Pflanze hat ihren eigenen spezifischen Typ dieser Substanzen. Und für jede Art von Körper braucht es ein eigenes Enzym.
2. Eine Vielzahl von Verbindungen von kleinen Molekülen zu großen.
Sogar die gleichen Zuckermoleküle, die sich in Ketten unterschiedlich vereinigen, bilden unterschiedliche Polysaccharide. Stärke und Glykogen sind beispielsweise große Ketten von Glucosemolekülen, die jedoch durch die Wirkung von Enzymen auf unterschiedliche Weise abgebaut werden.
3. Unterschiede in der Form von Zuckern, die verschiedene Organe passieren.
Wenn Zucker in Form von sehr langen Ketten der gleichen Stärke oder des Glykogens in die Mundhöhle gelangt, verbleiben im Darm nur kleine Moleküle, die einen eigenen Ansatz erfordern. Als Ergebnis einer langen historischen Gewohnheit, eine große Menge pflanzlicher Nahrung zu sich zu nehmen, hat unser Körper gelernt, eine Vielzahl von Enzymen herzustellen, um die meisten Zucker abzubauen.
Der Weg des Zuckers im Körper
Wenn der Körper einmal im Körper ist, wird der Zucker durch das noch im Mund befindliche Enzym Speichel-Speichel-Amylase verarbeitet. Hier handelt es sich um lange und unverdauliche Ketten vieler einzelner Moleküle. Die Wirkung von Enzymen in der Mundhöhle zerstört allmählich die Verbindung zwischen ihnen. Infolgedessen zerfällt ein großes Molekül allmählich in seine Bestandteile.
Der Magen hat auch eine eigene Magenamylase, was darauf hindeutet, dass die Trennung der Zuckerketten hier fortgesetzt wird. Das einzige derartige Polysaccharid, das von unserem Körper überhaupt nicht verdaut wird und für die Wirkung von Enzymen nicht anfällig ist, ist Cellulose. Es passiert den menschlichen Verdauungstrakt und spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des Darms. Termiten im Darm sind Bakterien, die über eigene Enzyme verfügen, um Zellulose zu verdauen. Die Wirkung von Enzymen erlaubt es diesen Insekten, altes Holz und verschiedene Pflanzenreste gut zu verzehren.
Aber schon im Darm werden Zucker in Form separater, kleiner Moleküle aus Saccharose, Maltose und Laktose erhalten. Diese Zucker bestehen jeweils aus zwei Elementarmolekülen. Maltose zum Beispiel - aus zwei Glucosemolekülen und Saccharose - aus Glucose und Fructose. Und an diesen Doppelmolekülen im Dünndarm beginnen spezielle Enzyme, die mit dem Namen des Zuckers selbst bezeichnet werden - Maltase, Laktase, Sucrase - zu wirken.
Und bereits die kleinsten Einzelmoleküle werden vom Darm frei aufgenommen, dringen in das Blut ein und werden in alle Körperzellen transportiert, wo für jeden Prozess Energie aus ihnen erzeugt wird. Folglich kann der Körper im Prinzip nicht mit einer Art Verdauungsenzym für alle Zucker umgehen, aber eine große Menge von ihnen ermöglicht es ihm, den Großteil der Nahrung effizient zu verarbeiten.
31. Glykolyse
wird eine Folge von Reaktionen genannt, woraus sich ergibt:
a) Stärke und
Glykogen wird zu Glucose abgebaut;
b). Glukose
in zwei Moleküle Brenztraubensäure (PVC) aufgeteilt;
in). Glukose
spaltet sich in zwei Moleküle Milchsäure auf;
d). Glukose
spaltet sich in Kohlendioxid und Wasser auf.
32. Glykolysereaktionen
fluss:
a) in der Matrix
Mitochondrien unter aeroben Bedingungen;
b). auf Crista Mitochondrien
unter aeroben Bedingungen;
in). in Lysosomen
unter anaeroben Bedingungen;
d). in Lysosomen
unter aeroben Bedingungen.
33. Netto-ATP-Ausbeute in
Glykolysereaktionen bei der Aufspaltung eines Glucosemoleküls ist in
Moleküle:
34.Wenn aerobe Atmung PVK
(das Produkt der Glukosespaltung) wird oxidiert zu:
a) Kohlendioxid und Wasser;
b) Ethylalkohol und
Kohlendioxid;
c) Milchsäure und Kohlensäure
Gas;
g) Milchsäure und
Kohlendioxid oder Ethylalkohol und Kohlendioxid.
35.Wenn anaerobe Atmung
PVK wird zu:
a) Kohlendioxid und Wasser;
b) Ethylalkohol und
Kohlendioxid;
c) Milchsäure und
Kohlendioxid;
d). Milchsäure und
Kohlendioxid oder Ethylalkohol und Kohlendioxid.
36.Reaktionszyklus
Tricarbonsäuren (Krebszyklus). fließen in der Zelle:
a) in der Mitochondrienmatrix
unter aeroben Bedingungen;
b) auf den Cristae der Mitochondrien
unter aeroben Bedingungen;
c) in Lysosomen
anaerobe Bedingungen;
d) in Lysosomen mit aeroben
Bedingungen.
37.Anzahl ATP,
in einem Zyklus gebildet; Tricarbonsäuren bei der Oxidation eines einzelnen Moleküls
Glukose ist in Molekülen:
38. Atmungsenzyme
Ketten, die oxidative Phosphorylierungsreaktionen gewährleisten,
befinden sich:
b) in der Mitochondrienmatrix;
c) auf der äußeren Membran
Mitochondrien;
d) auf den inneren Kristallen
Mitochondrienmembran.
39.Die Menge an ATP,
entsteht an der Atmungskette von Enzymen während der Oxidation eines einzelnen Moleküls
Glukose ist in Molekülen:
40. Gesamtmenge an ATP,
entsteht während der aeroben Atmung als Ergebnis der vollständigen Oxidation von einem
Glukose-Molekül ist in Molekülen:
Glykogen: Bildung, Erholung, Spaltung, Funktion
Glykogen ist ein Reservekohlenhydrat von Tieren, das aus einer großen Menge an Glucoseresten besteht. Die Zufuhr von Glykogen ermöglicht es Ihnen, den Mangel an Glukose im Blut schnell aufzufüllen, sobald sein Spiegel abnimmt, sich Glykogen spaltet und freie Glukose in das Blut gelangt. Beim Menschen wird Glukose hauptsächlich als Glykogen gespeichert. Es ist für die Zellen nicht rentabel, einzelne Glucosemoleküle zu speichern, da dies den osmotischen Druck innerhalb der Zelle erheblich erhöhen würde. Glykogen ähnelt in seiner Struktur Stärke, dh einem Polysaccharid, das hauptsächlich von Pflanzen gespeichert wird. Stärke besteht auch aus miteinander verbundenen Glucoseresten, jedoch gibt es viel mehr Verzweigungen in Glykogenmolekülen. Eine qualitativ hochwertige Reaktion auf Glykogen - die Reaktion mit Jod - ergibt eine braune Farbe, im Gegensatz zur Reaktion von Jod mit Stärke, die eine violette Farbe ermöglicht.
Regulierung der Glykogenproduktion
Die Bildung und der Abbau von Glykogen regulieren verschiedene Hormone, nämlich:
1) Insulin
2) Glucagon
3) Adrenalin
Die Bildung von Glykogen tritt auf, nachdem die Glukosekonzentration im Blut ansteigt: Wenn viel Glukose vorhanden ist, muss sie für die Zukunft gespeichert werden. Die Aufnahme von Glukose durch Zellen wird hauptsächlich durch zwei Hormonantagonisten reguliert, das heißt Hormone mit entgegengesetzter Wirkung: Insulin und Glucagon. Beide Hormone werden von Pankreaszellen ausgeschieden.
Bitte beachten Sie: Die Wörter "Glucagon" und "Glycogen" sind sehr ähnlich, aber Glucagon ist ein Hormon und Glycogen ist ein Ersatzpolysaccharid.
Insulin wird synthetisiert, wenn viel Glukose im Blut vorhanden ist. Dies geschieht in der Regel, nachdem eine Person gegessen hat, insbesondere wenn es sich um kohlenhydratreiche Lebensmittel handelt (z. B. wenn Sie Mehl oder süße Speisen essen). Alle in der Nahrung enthaltenen Kohlenhydrate werden zu Monosacchariden abgebaut und bereits in dieser Form durch die Darmwand ins Blut aufgenommen. Dementsprechend steigt der Blutzuckerspiegel.
Wenn Zellrezeptoren auf Insulin ansprechen, absorbieren die Zellen Glukose aus dem Blut und ihr Spiegel nimmt wieder ab. Übrigens, deshalb wird Diabetes - Mangel an Insulin - bildlich als "Hunger unter Überfluss" bezeichnet, da im Blut nach dem Verzehr von kohlenhydratreichen Nahrungsmitteln viel Zucker erscheint, aber ohne Insulin können die Zellen ihn nicht aufnehmen. Ein Teil der Glukosezellen wird zur Energiegewinnung verwendet und der Rest wird in Fett umgewandelt. Leberzellen verwenden absorbierte Glukose, um Glykogen zu synthetisieren. Wenn im Blut wenig Glukose vorhanden ist, erfolgt der umgekehrte Vorgang: Die Bauchspeicheldrüse sekretiert das Hormon Glukagon und die Leberzellen beginnen, Glykogen abzubauen, Glukose ins Blut freizusetzen oder Glukose aus einfacheren Molekülen wie Milchsäure wieder herzustellen.
Adrenalin führt auch zum Abbau von Glykogen, da die gesamte Wirkung dieses Hormons darauf abzielt, den Körper zu mobilisieren und ihn auf die Art der "Hit-Run-Reaktion" vorzubereiten. Und dazu ist es notwendig, dass die Glukosekonzentration höher wird. Dann können die Muskeln es zur Energiegewinnung nutzen.
So führt die Aufnahme von Nahrungsmitteln zur Freisetzung des Hormons Insulin im Blut und zur Synthese von Glykogen, und Hunger führt zur Freisetzung des Hormons Glucagon und zum Abbau von Glykogen. Die Freisetzung von Adrenalin, die in Stresssituationen auftritt, führt auch zum Abbau von Glykogen.
Woraus wird Glykogen synthetisiert?
Glucose-6-phosphat dient als Substrat für die Glykogensynthese oder Glykogenogenese, wie es anders genannt wird. Dies ist ein Molekül, das aus Glukose erhalten wird, nachdem ein Phosphorsäurerest an das sechste Kohlenstoffatom gebunden wurde. Glukose, die Glukose-6-phosphat bildet, gelangt aus dem Blut in die Leber und aus dem Darm in das Blut.
Eine andere Möglichkeit ist möglich: Glukose kann aus einfacheren Vorläufern (Milchsäure) re-synthetisiert werden. In diesem Fall gelangt Glukose aus dem Blut beispielsweise in die Muskeln, wo sie unter Freisetzung von Energie in Milchsäure gespalten wird, und die angesammelte Milchsäure wird in die Leber transportiert, und die Leberzellen synthetisieren daraus Glukose. Dann kann diese Glukose in Glukose-6-Phosphot umgewandelt werden und auf deren Basis Glykogen synthetisiert werden.
Stufen der Glykogenbildung
Was passiert also im Prozess der Glykogensynthese aus Glukose?
1. Glucose wird nach Zugabe des Phosphorsäurerestes zu Glucose-6-phosphat. Dies ist auf das Enzym Hexokinase zurückzuführen. Dieses Enzym hat verschiedene Formen. Hexokinase in den Muskeln unterscheidet sich geringfügig von Hexokinase in der Leber. Die Form dieses Enzyms, die in der Leber vorhanden ist, ist schlechter mit Glukose verbunden, und das während der Reaktion gebildete Produkt hemmt die Reaktion nicht. Aufgrund dessen können die Leberzellen Glukose nur dann absorbieren, wenn viel davon vorhanden ist, und ich kann sofort viel Substrat in Glukose-6-phosphat umwandeln, selbst wenn ich keine Zeit für die Verarbeitung habe.
2. Das Enzym Phosphoglucomutase katalysiert die Umwandlung von Glucose-6-phosphat zu seinem Isomer Glucose-1-phosphat.
3. Das resultierende Glucose-1-phosphat verbindet sich dann mit Uridintriphosphat und bildet UDP-Glucose. Dieser Prozess wird durch das Enzym UDP-Glucose-Pyrophosphorylase katalysiert. Diese Reaktion kann nicht in die entgegengesetzte Richtung ablaufen, dh sie ist unter den Bedingungen, die in der Zelle vorhanden sind, irreversibel.
4. Das Enzym Glykogen-Synthase überträgt den Glukoserest auf das entstehende Glykogenmolekül.
5. Das Glykogen-fermentierende Enzym fügt Verzweigungspunkte hinzu, wodurch neue "Verzweigungen" im Glykogenmolekül entstehen. Später am Ende dieses Zweigs werden neue Glucosereste unter Verwendung von Glykogensynthase hinzugefügt.
Wo lagert Glykogen nach der Bildung?
Glykogen ist ein für das Leben notwendiges Ersatzpolysaccharid und wird in Form von kleinen Körnchen gelagert, die sich im Zytoplasma einiger Zellen befinden.
Glykogen speichert die folgenden Organe:
1. Leber Glykogen ist in der Leber ziemlich reichlich vorhanden und es ist das einzige Organ, das die Glykogenzufuhr zur Regulierung der Zuckerkonzentration im Blut verwendet. Bis zu 5-6% können Glykogen aus der Masse der Leber sein, was ungefähr 100-120 Gramm entspricht.
2. Muskeln In den Muskeln sind die Glykogenspeicher geringer (bis zu 1%), aber insgesamt können sie nach Gewicht das in der Leber gespeicherte Glykogen übersteigen. Muskeln geben nicht die Glukose ab, die nach dem Abbau von Glykogen im Blut gebildet wurde, sondern verwenden sie nur für ihren eigenen Bedarf.
3. Nieren Sie fanden eine kleine Menge Glykogen. Noch kleinere Mengen wurden in Gliazellen und Leukozyten, also weißen Blutkörperchen, gefunden.
Wie lange halten die Glykogenspeicher?
Im Prozess der vitalen Aktivität eines Organismus wird Glykogen ziemlich oft, fast jedes Mal nach einer Mahlzeit, synthetisiert. Der Körper ist nicht in der Lage, große Mengen an Glykogen zu speichern, da seine Hauptfunktion darin besteht, nicht so lange wie möglich als Nährstoffspender zu dienen, sondern die Zuckermenge im Blut zu regulieren. Glykogenspeicher halten etwa 12 Stunden.
Zum Vergleich gespeicherte Fette:
- Erstens haben sie normalerweise eine viel größere Masse als die Masse des gespeicherten Glykogens.
- zweitens können sie für einen Monat des Lebens ausreichen.
Darüber hinaus ist es erwähnenswert, dass der menschliche Körper Kohlenhydrate in Fette umwandeln kann, nicht umgekehrt, dh das gespeicherte Fett kann nicht in Glykogen umgewandelt werden, es kann nur direkt zur Energiegewinnung verwendet werden. Aber um Glykogen in Glukose zu zerlegen, dann zerstört man die Glukose selbst und verwendet das resultierende Produkt für die Synthese von Fetten, was dem menschlichen Körper durchaus gelingt.
Aerobe und anaerobe Glykolyse. Welche Rolle spielen sie im menschlichen Körper?
Um zu verstehen, was Glykolyse ist, muss man sich auf die griechische Terminologie beziehen, da dieser Begriff von griechischen Wörtern abgeleitet ist: Glycos - Sweet und Lyse - Splitting. Der Name Glukose kommt vom Wort Glykos. Somit bezieht sich dieser Begriff auf den Prozess der Glukosesättigung mit Sauerstoff, wodurch ein Molekül der süßen Substanz in zwei Brenztraubensäuremikropartikel zerfällt. Die Glykolyse ist eine biochemische Reaktion, die in lebenden Zellen stattfindet und auf die Glukose spaltet. Es gibt drei Möglichkeiten für den Abbau von Glukose, und die aerobe Glykolyse ist eine davon.
Dieser Prozess besteht aus einer Reihe von chemischen Zwischenreaktionen, gefolgt von der Freisetzung von Energie. Dies ist der Hauptbestandteil der Glykolyse. Die freigesetzte Energie wird für die allgemeine Lebensaktivität eines lebenden Organismus aufgewendet. Die allgemeine Formel zum Aufteilen von Glukose lautet wie folgt:
Glucose + 2NAD + + 2ADF + 2Pi → 2 Pyruvat + 2 NADH + 2H + + 2ATF + 2H2O
Die aerobe Oxidation von Glukose mit der anschließenden Spaltung des Moleküls mit sechs Kohlenstoffatomen wird durch 10 Zwischenreaktionen durchgeführt. Die ersten 5 Reaktionen kombinieren die Vorbereitungsphase der Zubereitung, und nachfolgende Reaktionen zielen auf die Bildung von ATP ab. Während der Reaktionen werden stereoskopische Isomere von Zuckern und ihren Derivaten gebildet. Die hauptsächliche Akkumulation von Energie in Zellen findet in der zweiten Phase statt, die mit der Bildung von ATP verbunden ist.
Stufen der oxidativen Glykolyse. Phase 1.
Bei der aeroben Glykolyse gibt es 2 Phasen.
Die erste Phase ist vorbereitend. Glucose reagiert dabei mit 2 ATP-Molekülen. Diese Phase besteht aus 5 aufeinander folgenden Stufen biochemischer Reaktionen.
1. Stufe Glukosephosphorylierung
Die Phosphorylierung, d. H. Der Transfer von Phosphorsäureresten in der ersten und den nachfolgenden Reaktionen, wird von den Molekülen der Anhydridphosphorsäure durchgeführt.
In der ersten Stufe werden die Phosphorsäurereste aus den Molekülen eines Adiphosphats auf die Molekülstruktur von Glukose übertragen. Während des Prozesses wird Glucose-6-phosphat erhalten. Hexokinase wirkt als Katalysator und beschleunigt den Prozess mit Hilfe von Magnesiumionen, die als Cofaktor wirken. Magnesiumionen sind an anderen Glykolysereaktionen beteiligt.
2. Etappe Bildung von Glucose-6-phosphat-Isomer
In der 2. Stufe Isomerisierung von Glucose-6-phosphat zu Fructose-6-phosphat.
Isomerisierung ist die Bildung von Substanzen gleichen Gewichts, der Zusammensetzung chemischer Elemente, jedoch mit unterschiedlichen Eigenschaften aufgrund der unterschiedlichen Anordnung der Atome im Molekül. Die Isomerisierung von Substanzen wird unter Einwirkung äußerer Bedingungen durchgeführt: Druck, Temperatur, Katalysatoren.
In diesem Fall wird das Verfahren unter Einwirkung eines Phosphoglucoseisomerase-Katalysators unter Beteiligung von Mg + -Ionen durchgeführt.
3. Schritt Phosphorylierung von Fructose-6-phosphat
In diesem Stadium ist die Phosphorylgruppe durch ATP gebunden. Das Verfahren wird unter Beteiligung des Enzyms Phosphofructokinase-1 durchgeführt. Dieses Enzym ist nur zur Teilnahme an der Hydrolyse bestimmt. Durch die Reaktion werden Fructose-1,6-bisphosphat und das Nukleotid-Adhäsintriphosphat erhalten.
ATP ist ein Adezintriphosphat, eine einzigartige Energiequelle in einem lebenden Organismus. Es ist ein ziemlich komplexes und schwerfälliges Molekül, das aus Kohlenwasserstoff-, Hydroxylgruppen, Stickstoff- und Phosphorsäuregruppen mit einer freien Bindung besteht und in mehreren cyclischen und linearen Strukturen angeordnet ist. Die Freisetzung von Energie erfolgt durch die Wechselwirkung von Phosphorsäureresten mit Wasser. Die ATP-Hydrolyse wird von der Bildung von Phosphorsäure und der Freisetzung von 40-60 J Energie begleitet, die der Körper für seinen Lebensunterhalt aufbringt.
Bevor jedoch die Phosphorylierung von Glukose auf Kosten des Adesintriphosphatmoleküls erfolgen sollte, d. H. Die Übertragung des Phosphorsäurerestes in Glukose.
4. Schritt Zerfall von Fructose-1,6-diphosphat
In der vierten Reaktion zerfällt Fructose-1,6-diphosphat in zwei neue Substanzen.
- Dioxiacetonphosphat,
- Glycerinaldehyd-3-phosphat.
In diesem chemischen Prozess wirkt Aldolase, ein Enzym, das am Energiestoffwechsel beteiligt ist und bei der Diagnose einer Reihe von Krankheiten notwendig ist, als Katalysator.
5. Schritt Bildung von Triosephosphat-Isomeren
Der letzte Prozess ist die Isomerisierung von Triosephosphaten.
Glycerald-3-phosphat wird weiterhin am Prozess der aeroben Hydrolyse teilnehmen. Die zweite Komponente, Dioxyacetonphosphat, wird unter Beteiligung des Enzyms Triosophosphat-Isomerase in Glyceraldehyd-3-phosphat umgewandelt. Diese Umwandlung ist jedoch umkehrbar.
Phase 2. Synthese von Adesintriphosphat
In dieser Phase der Glykolyse wird biochemische Energie als ATP angesammelt. Adesintriphosphat wird aufgrund der Phosphorylierung aus Adesindiphosphat gebildet. Und auch NADH gebildet.
Die Abkürzung NADH ist für eine nichtspezialisierte Interpretation sehr komplex und schwer zu merken - Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid. NADH ist ein Coenzym, eine Nichtproteinverbindung, die an den chemischen Prozessen einer lebenden Zelle beteiligt ist. Es gibt zwei Formen:
- oxidiert (NAD +, NADox);
- restauriert (NADH, NADred).
Im Stoffwechsel nimmt NAD an Redoxreaktionen teil, die Elektronen von einem chemischen Prozess in einen anderen transportieren. Durch Spenden oder Akzeptieren eines Elektrons wird das Molekül von NAD + in NADH umgewandelt und umgekehrt. In lebenden Organismen wird NAD aus Tryptophan- oder Aspartataminosäuren hergestellt.
Zwei Mikropartikel von Glyceraldehyd-3-phosphat durchlaufen Reaktionen, bei denen Pyruvat gebildet wird, und 4 ATP-Moleküle. Die Endausbeute an Adezintriphosphat wird jedoch 2 Moleküle sein, da zwei in der Vorbereitungsphase ausgegeben werden. Der Prozess geht weiter.
6. Schritt - Oxidation von Glycerinaldehyd-3-phosphat
Bei dieser Reaktion erfolgt die Oxidation und Phosphorylierung von Glyceraldehyd-3-phosphat. Das Ergebnis ist 1,3-Diphosphoglycerinsäure. Glyceraldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase ist an der Beschleunigung der Reaktion beteiligt.
Die Reaktion findet unter Beteiligung der von außen aufgenommenen Energie statt und wird daher als endergonisch bezeichnet. Solche Reaktionen verlaufen parallel zu exergonischen, dh sich entwickelnden, Energie spendenden. In diesem Fall ist diese Reaktion der folgende Prozess.
7. Schritt. Verschieben der Phosphatgruppe von 1,3-Diphosphoglycerat zu Adesindiphosphat
In dieser Zwischenreaktion wird die Phosphorylgruppe durch Phosphoglyceratkinase von 1,3-Diphosphoglycerat zu Azzindiphosphat überführt. Das Ergebnis ist ein 3-Phosphoglycerat und ATP.
Das Enzym Phosphoglyceratkinase erhielt seinen Namen für seine Fähigkeit, Reaktionen in beide Richtungen zu katalysieren. Dieses Enzym transportiert auch den Phosphatrest von einem Adhäsivatriphosphat zu 3-Phosphoglycerat.
Die 6. und 7. Reaktion werden oft als ein einzelner Prozess betrachtet. 1,3-Diphosphoglycerat wird als Zwischenprodukt angesehen. Zusammen sehen die 6. und 7. Reaktion so aus:
Glyceraldehyd-3-phosphat + ADP + Pi + NAD + ~ 3-Phosphoglycerat + ATP + NADH + H +, & Dgr; G'o = –12,2 kJ / mol.
Insgesamt setzen diese beiden Prozesse einen Teil der Energie frei.
8. Schritt. Übertragen der Phosphorylgruppe von 3-Phosphoglycerat.
Die Produktion von 2-Phosphoglycerat ist ein reversibler Prozess, der unter der katalytischen Wirkung des Enzyms Phosphoglyceratmutase abläuft. Die Phosphorylgruppe wird vom zweiwertigen Kohlenstoffatom des 3-Phosphoglycerats auf das dreiwertige Atom des 2-Phosphoglycerats übertragen, was zur Bildung von 2-Phosphoglycerinsäure führt. Die Reaktion findet unter Beteiligung positiv geladener Magnesiumionen statt.
9. Schritt. Isolierung von Wasser aus 2-Phosphoglycerat
Diese Reaktion ist im Wesentlichen die zweite Reaktion der Glucosespaltung (die erste war die Reaktion des 6. Schritts). Dabei stimuliert das Enzym Phosphopyruvat-Hydratase die Eliminierung von Wasser aus dem C-Atom, dh den Eliminierungsprozess aus dem 2-Phosphoglyceratmolekül und die Bildung von Phosphoenolpyruvat (Phosphoenolpyruvinsäure).
10. und letzter Schritt. Übertragung des Phosphatrückstands von FEP nach ADP
An der abschließenden Glykolysereaktion sind Coenzyme - Kalium, Magnesium und Mangan beteiligt - das Enzym Pyruvatkinase wirkt als Katalysator.
Die Umwandlung der Enolform von Brenztraubensäure in die Ketoform ist ein reversibler Prozess, und beide Isomere sind in den Zellen vorhanden. Der Übergang von isometrischen Substanzen von einem zum anderen wird als Tautomerisierung bezeichnet.
Was ist anaerobe Glykolyse?
Neben der aeroben Glykolyse, also der Aufspaltung von Glukose unter Beteiligung von O2, gibt es auch den sogenannten anaeroben Abbau von Glukose, an dem kein Sauerstoff beteiligt ist. Es besteht auch aus zehn aufeinander folgenden Reaktionen. Aber wo ist das anaerobe Stadium der Glykolyse, ob es mit den Prozessen der Sauerstoffaufspaltung von Glukose verbunden ist oder ob es ein unabhängiger biochemischer Prozess ist, versuchen wir es herauszufinden.
Anaerobe Glykolyse ist der Abbau von Glucose in Abwesenheit von Sauerstoff zu Lactat. Im Prozess der Milchsäurebildung sammelt sich NADH jedoch nicht in der Zelle. Dieser Prozess wird in jenen Geweben und Zellen durchgeführt, die unter Sauerstoffmangelbedingungen arbeiten - Hypoxie. Zu diesen Geweben gehört in erster Linie der Skelettmuskel. In den Erythrozyten wird trotz der Anwesenheit von Sauerstoff auch während der Glykolyse Laktat gebildet, da in den Blutzellen keine Mitochondrien vorhanden sind.
Die anaerobe Hydrolyse findet im Zytosol (dem flüssigen Teil des Zytoplasmas) der Zellen statt und ist der einzige Akt, der ATP produziert und liefert, da in diesem Fall die oxidative Phosphorylierung nicht funktioniert. Für oxidative Prozesse wird Sauerstoff benötigt, nicht aber bei der anaeroben Glykolyse.
Sowohl Pyruvinsäure als auch Milchsäure dienen den Muskeln als Energiequelle für bestimmte Aufgaben. Die überschüssige Säure gelangt in die Leber, wo sie unter Einwirkung von Enzymen wieder in Glykogen und Glukose umgewandelt wird. Und der Prozess beginnt von neuem. Der Mangel an Glukose wird durch die Ernährung wieder aufgefüllt - die Verwendung von Zucker, süßen Früchten und anderen Süßigkeiten. Es ist also unmöglich für die Figur, das Süße vollständig aufzugeben. Saccharose wird vom Körper benötigt, aber in Maßen.
Glykolyse Aerobe Oxidation von Glukose. Gluconeogenese-Glykolyse
Die Glykolyse ist ein komplexer enzymatischer Prozess, bei dem Glukose in zwei Moleküle Pyruvat (aerobe Glykolyse) oder zwei Moleküle Laktat (anaerobe Glykolyse, die ohne Sauerstoffverbrauch erfolgt) aufgespalten wird.
Die Gesamtgleichung der anaeroben Glykolyse:
Glukose-Milchsäure
Glykolyse funktioniert in allen lebenden Zellen. Alle Enzyme sind im Cytosol lokalisiert und bilden einen Multienzymkomplex.
Die Glykolyse wird in zwei Stufen durchgeführt.
I. Das Vorbereitungsstadium ist die Dichotomie der Glucosezersetzung in zwei Glyceraldehyd-3-phosphat-Moleküle. Transformationen gehen mit Kosten von 2 ATP einher.
Ii. Das Stadium der glykolytischen Oxidationsreduktion ist die Umwandlung von Glycerinaldehyd-3-phosphat zu Lactat. Umfasst Redoxreaktionen und Phosphorylierungsreaktionen, begleitet von der Erzeugung von ATP.
In der zweiten Stufe werden zwei Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat oxidiert, daher sollte bei den Reaktionen vor der Substratformel ein Faktor 2 eingestellt werden.
Unter anaeroben Bedingungen erfolgt die Oxidation von NADH. In der Glyceraldehydphosphatdehydrogenase-Reaktion reduziertes H + tritt in der Lactatdehydrogenase-Reaktion auf. Bei aeroben Bedingungen NADH. H + wird unter Beteiligung von Atmungskettenenzymen durch Sauerstoff oxidiert, und die während dieses Prozesses freiwerdende Energie wird zur Synthese von 1,5 oder 2,5 Mol ATP verwendet (abhängig vom Shuttle-Mechanismus des glykolytischen NADH-Transports. H + zu den Mitochondrien).
Die Glykolyse-Energiebilanz beträgt zwei ATP-Moleküle pro Glukosemolekül. In der ersten Stufe der Glykolyse werden zwei ATP-Moleküle verbraucht, um das Substrat zu aktivieren (in den Hexokinase- und Phosphofructokinase-Reaktionen). Im Stadium II werden vier ATP-Moleküle gebildet (in Phosphoglyceratkinase- und Pyruvatkinase-Reaktionen). Die ATP-Synthese wird durch Substratphosphorylierung durchgeführt.
Schlüsselglykolysenenzyme:
1. Hexokinase ist ein regulatorisches Enzym für die Glykolyse in extrahepatischen Zellen. Hexokinase wird allosterisch durch Glucose-6-phosphat inhibiert. Glukokinase ist ein regulatorisches Enzym für die Glykolyse in Hepatozyten. Die Synthese von Glucokinase wird durch Insulin induziert.
2. Phosphofructokinase-1. Dies ist das wichtigste Schlüsselenzym, das die Reaktion katalysiert, wodurch die Geschwindigkeit des gesamten Prozesses (die langsamste Reaktion) begrenzt wird. Die Enzymsynthese wird durch Insulin induziert. Allosterische Aktivatoren - AMP, ADP, Fructose-2,6-diphosphat. Der Fructosegehalt von 2,6-Diphosphat steigt unter der Wirkung von Insulin an und nimmt unter der Wirkung von Glucagon ab. Allosterische Inhibitoren - ATP, Citrat.
3. Pyruvatkinase Das Enzym ist in nicht phosphorylierter Form aktiv. Glukagon (in Hepatozyten) und Adrenalin (in Myozyten) stimulieren die Phosphorylierung des Enzyms und inaktivieren das Enzym. Im Gegensatz dazu stimuliert Insulin die Dephosphorylierung des Enzyms und aktiviert daher das Enzym. Allosterischer Aktivator - Фр-1,6-ФФ. Allosterischer Inhibitor - ATP, Acetyl-CoA. Die Enzymsynthese induziert Insulin.
Die biologische Rolle der Glykolyse:
1. Erzeugung von ATP Die Glykolyse ist der einzige Zellprozess, der ATP ohne Sauerstoffverbrauch produziert. Zellen, die wenig oder keine Mitochondrien haben, erhalten ATP nur während der Glykolyse.
Der Wert der Glykolyse für rote Blutkörperchen. Die Glykolyse ist der einzige Prozess, der ATP in roten Blutkörperchen produziert und ihre Integrität und Funktion beibehält.
Der erbliche Defekt der Pyruvatkinase wird von einer hämolytischen Anämie begleitet. In dieser Pathologie haben rote Blutzellen 5 bis 25% der normalen Pyruvatkinase-Aktivität und daher ist die Glykolyse-Rate niedrig.
Das Erythrozytenglykolyse-Zwischenprodukt 2,3-Diphosphoglycerat (2,3-DFG) erniedrigt die Affinität von Hämoglobin zu Sauerstoff und trägt zur Dissoziation von Sauerstoff aus Oxyhämoglobin und dessen Übergang in Gewebe bei. Verletzungen der Glykolyse in roten Blutkörperchen können den Sauerstofftransport beeinträchtigen. So wird bei einem Hexokinase-Mangel eine Abnahme des 2,3-DFG-Spiegels und eine ungewöhnlich hohe Affinität des Hämoglobins für Sauerstoff beobachtet. Umgekehrt ist bei einem Mangel an Pyruvatkinase der Gehalt an 2,3-FGH doppelt so hoch wie normal, was eine geringe Affinität des Hämoglobins für Sauerstoff verursacht.
2. Ist eine Quelle von Kohlenwasserstoffradikalen für Zellbiosyntheseprozesse: