... > Биологическая химия > Дихотомический распад углеводов....

Дихотомический распад углеводов. Анаэробное и аэробное окисление глюкозы, этапы, конечные продукты. Энергетический выход

НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ

Гликолиз Подготовительный этап Этап гликолитической оксидоредукции Энергетический баланс гликолиза Ключевые ферменты гликолиза Биологическая роль гликолиза
ПОЛНЫЙ ОТВЕТ
БЕЗ ВОДЫ
Без воды — краткий вариант ответа,
легко понять и запомнить

Гликолиз — это сложный ферментативный процесс расщепления глюкозы до двух молекул пирувата (аэробный гликолиз) или двух молекул лактата (анаэробный гликолиз, протекающий без потребления кислорода).

Этапы гликолиза

Этапы гликолиза

Анаэробный гликолиз – наиболее древний путь расщепления глюкозы, он обеспечивает клетку энергией в условиях гипоксии, а в аэробных условиях является стадией, предшествующей дыханию – окислительному распаду углеводов до и О.

Интенсивно протекает в энергоемких и быстро делящихся клетках:

  • скелетных мышцах;

  • печени;

  • сердце;

  • эритроцитах;

  • сперматозоидах;

  • эмбриональных;

  • эпителиальных;

  • опухолевых тканях.

Гликолиз функционирует во всех живых клетках. Все ферменты локализованы в цитозоле, формируя полиферментный комплекс. Гликолиз осуществляется в два этапа.

  1. Подготовительный этап — дихотомический распад глюкозы на две молекулы глицеральдегид-3-фосфата. Превращения сопровождаются затратой 2 АТФ.

    • Фосфорилирование (реакция необратима): Глюкоза + АТФ → (гексокиназа, глюкокиназа) Глюкозо-6-Ф.

    • Изомеризация (реакция обратима): Глюкозо-6-Ф + АДФ → (фосфогексоизомераза) Фруктозо-6-Ф.

    • Фосфорилирование (реакция необратима) Фруктозо-6-Ф → (фосфофруктокиназа 1, АТФ) Фруктозо-1,6-дифосфат.

    • Дихотомия: Фруктозо-1,6-дифосфат → (альдолаза) Фосфодиоксиацетон (ФДА) и 3-ФГА (Глицеральдегид-3-Ф).

    • Изомеризация: Фосфодиоксиацетон (ФДА) ⟷ (триозофосфатизомераза) 3-ФГА (Глицеральдегид-3-Ф).

  2. Этап гликолитической оксидоредукции — превращение глицеральдегид-3-фосфата в лактат. Включает окислительно-восстановительные реакции и реакции фосфорилирования, сопровождающиеся генерацией АТФ.

    • Дегидрирование и фосфорилирование: 2 3-ФГА ⟷ (глицеральдегид-3-Ф дегидрогеназа) 2 1,3-ДФГ (дифосфоглицерат).

    • Фосфорилирование: 1,3-ДФГ ⟷ (фосфоглицераткиназа) 3-ФГ.

    • Изомеризация: 3-ФГ ⟷ (фосфоглицератмутаза) 2-ФГ.

    • Дегидратация: 2-ФГ ⟷ (енолаза) ФЕПВК (фосфофенол ПФК) + Н2О.

    • Фосфорилирование: ФЕПВК ⟶ (пируваткиназа) ПВК.

    • Гидрирование (в анаэробных условиях): ПВК ⟷ (лактатдегидрогеназа) лактат.

Реакции гликолиза

Реакции гликолиза

Если гликолиз проходит в аэробных условиях, реакция N10 является последней, и пируват уходит в ПВДГ-комплекс, где окисляется в ацетил-КоА и отправляется в цикл Кребса. Если же клетке не хватает кислорода, гликолиз становится анаэробным и протекает полностью, включая реакцию N11, для которой НАДН∙Н+ мы берем из реакции N6.

В анаэробных условиях окисление НАДН∙Н+, восстановленного в глицеральдегид-фосфатдегидрогеназной реакции, происходит в лактатдегидрогеназной реакции. В аэробных условиях НАДН∙Н+ окисляется кислородом с участием ферментов дыхательной цепи, а выделяющаяся при этом энергия используется на синтез 1,5 или 2,5 моль АТФ (в зависимости от челночного механизма транспорта гликолитического НАДН∙Н+ в митохондрию).

Энергетический баланс гликолиза — две молекулы АТФ на одну молекулу глюкозы. На I этапе гликолиза расходуются две молекулы АТФ для активирования субстрата (в гексокиназной и фосфофруктокиназной реакциях). На II этапе образуются четыре молекулы АТФ (в фосфоглицераткиназной и пируваткиназной реакциях). Синтез АТФ осуществляется путем субстратного фосфорилирования.

Ключевые ферменты гликолиза:

  1. Гексокиназа — это регуляторный фермент гликолиза во внепеченочных клетках. Гексокиназа аллостерически ингибируется глюкозо-6-фосфатом. Глюкокиназа — регуляторный фермент гликолиза в гепатоцитах. Синтез глюкокиназы индуцируется инсулином.

  2. Фосфофруктокиназа-1. Это главный ключевой фермент, катализирует реакцию, лимитирующую скорость всего процесса (наиболее медленная реакция). Синтез фермента индуцируется инсулином. Аллостерические активаторы — АМФ, АДФ, фруктозо-2,6-дифосфат. Уровень фруктозо-2,6-дифосфата увеличивается под действием инсулина и понижается под действием глюкагона. Аллостерические ингибиторы — АТФ, цитрат.

  3. Пируваткиназа. Фермент активен в нефосфорилированной форме. Глюкагон (в гепатоцитах) и адреналин (в миоцитах) стимулируют фосфорилирование фермента, а значит инактивируют фермент. Инсулин, наоборот, стимулирует дефосфорилирование фермента, а значит активирует фермент. Аллостерический активатор — Фр-1,6-ФФ. Аллостерический ингибитор — АТФ, ацетил-КоА. Синтез фермента индуцирует инсулин.

Биологическая роль гликолиза:

  • Генерирование АТФ (в результате получаем 2 молекулы АТФ).

    • Гликолиз — единственный процесс в клетках, продуцирующий АТФ без потребления кислорода. Клетки, имеющие мало или не имеющие вообще митохондрий, получают АТФ только в ходе гликолиза.

    • Гликолиз — единственный процесс, продуцирующий АТФ в эритроцитах и поддерживающий их целостность и функции.Наследственный дефект пируваткиназы сопровождается гемолитической анемией. При этой патологии эритроциты имеют от 5 до 25% нормальной пируваткиназной активности и, следовательно, скорость гликолиза низкая.

    • Роговица так же не имеет митохондрий и гликолиз – единственный источник АТФ для неё.

  • Центральный путь катаболизма, как глюкозы, так и других моносахаридов.

  • Метаболиты гликолиза – источники углеводородных радикалов для процессов биосинтеза в клетках.

  • Аэробный гликолиз – первый этап аэробного распада (окисления глюкозы).

Netology

Полезные ссылки:

zaka-zaka

Покупай игры выгодно

РЕКЛАМА, ООО «ГЕЙБСТОР» ИНН: 7842136365

zaochnik

Срочная помощь в написании всех видов работ

РЕКЛАМА, ООО «ЗАОЧНИК.КОМ.» ИНН: 7710949967

skyeng

Лучшие из курсов английского в Skyeng

РЕКЛАМА, ОАНО ДПО «СКАЕНГ» ИНН: 9709022748