Glikolízis - Az energia-anyagcsere

Kép: Roland Heynkes „glikolízis-sémája”. Engedély: CC BY-SA 3.0

Glikolízis - a glükóz (cukor) felosztása

Először is, minden emberi sejt képes energiát előállítani glikolízissel. Ezek a folyamatok természetesen szabályozás alá esnek. Ez részben annak a következménye, hogy inzulin szükséges a glükóz sejtekbe történő szállításához. Néhány sejt ezt egyedül is megteheti. Az ilyen folyamatok pl. B. a májban, a limfoid szövetekben és a központi idegrendszerben.

De az eritrociták inzulin nélkül is képesek felszívni a glükózt. A glikolízis teljes folyamata oxigénnel és anélkül is megtörténhet (légzés és erjedés). A legtöbb lépésben visszafordítható is. A teljes folyamat összesen 10 al-lépésben zajlik. Ezek közül 7 reverzibilis, ami fontos a glükoneogenezishez. Ez a 10 lépés lefordítható a Energiaberuházási szakasz és a Energiatermelési szakasz felosztása.

Kép: „A glikolízis folyamata: Egy glükózmolekula átalakul két piruvátmolekulává, kezdetben két ATP-molekulát fektetnek be. A későbbi glikolízis során négy ATP és két NADH molekula keletkezik. Rövidítések: Glu-6-P = glükóz-6-foszfát Fru-6-P = fruktóz-6-foszfát Fru-1,6-bP = fruktóz-1,6-biszfoszfát DHAP = dihidroxi-aceton-foszfát GAP = glicerinaldehid-3-foszfát 1, 3-bPG = 1,3-biszfoszfo-glicerát 3-PG = 3-foszfoglicerát 2-PG = 2-foszfoglicerát PEP = foszfoenol-piruvát = piruvát ”a Yikrazuul-tól. Engedély: Közkincs

A glükóz felosztása

A glükóz benne van Anyajegy mért. A Mol a molekulatömeg rövidítése. A moláris tömeg egy másik helyes kifejezés. Egy mol körülbelül 6,022 x 10 23 anyagrészecske. A részecske egy magrészecske, amelyet viszont protonok és neutronok alkotnak. A glikolízis során egy mol glükóz két mol piruvátra oszlik. A piruvát a pironsav származéka. A piroesav természetesen megtalálható egyes élelmiszerekben is (pironsav).

A glikolízis tíz fázisa

Az első fázisban a glükóz foszforilálódik. Az eredmény az Glükóz-6-foszfát.
A második fázisban a glükóz 6-foszfáttá válik Fruktóz-6-foszfát. Az enzim részt vesz ebben a folyamatban Foszfoglükoizomeráz magában foglal.
A harmadik fázis eredménye az Fruktóz-1,6-biszfoszfát mindkét végén egy foszfátcsoporttal. A folyamat energiát (ATP) fogyaszt. Az enzim részt vesz ebben a folyamatban Foszfofruktokináz magában foglal.
A tényleges felosztás a negyedik szakaszban történik. Az enzim által Aldoláz. Két C-3 cukor (trió) van és ez Gliceraldehid-3-foszfát (GAP).
Az ötödik fázisban az enzim válik Izomeráz aktív és a két trió átalakul.

Kép: „A glikolízis első fele”, Phil Schatz. Engedély: CC BY 4.0

Kép: „A glikolízis második fele”, Phil Schatz. Engedély: CC BY 4.0

A glikolízis vázizmai

A vázizmoknak elegendő oxigénre van szükségük a glükóz előállításához Piruvát szétszerelni. Ha az oxigénellátás elégtelen, pl. B. mivel a szükséglet jelenleg különösen nagy, így van anaerob glikolízis kialakulása alatt Laktát. Ha laktát képződik, NADH + H + fogy, mivel gátló hatása megakadályozná áramlását.

Az eritrociták glikolízise

Kép: „Az eritrociták kizárólag glikolízissel fedezik energiaigényüket. ”Paul 012. Licenc: Közkincs

A glikolízis az eritrocitákban is végbemegy. Ez a folyamat azonban csak oxigén nélkül lehetséges. Tehát anaerob. Ez azért van, mert a vörösvértestekben nincs mitokondrium, amelyek előfeltételei az oxigénnel történő glikolízisnek.

Az eritrociták nagy mennyiségben képesek felszívódni 2.3. Bifoszfoglicerát termelni. Ennek oka, hogy a 2,3-biszfoszfo-glicerát egy kofaktor, és egyúttal a hemoglobin molekula stabilizálására is szolgál. Ez elősegíti az oxigén felszabadulását.

Ha az emberek nagy magasságban vannak, szükség van a magasság alkalmazkodására. Ez megnövekedett 2.3. Bifoszfoglicerát vörösvértestekből. Ez azt jelenti, hogy kevesebb energiát lehet előállítani, mert az már nem tartalmaz nagy energiájú kötést.

Energiakibocsátás a glikolízisből

A fruktóz képződéséhez 2 mol ATP szükséges egy mol glükózhoz. Oxigén nélküli glikolízissel egy mol glükóz 2 mol ATP-t eredményez. Ha oxigén áll rendelkezésre, több energia nyerhető. Ennek oka, hogy a légzési lánc teljes egészében lefuthat. A NADH + H +, amelyet nem használnak a pirovát laktáttá történő átalakításához, a foszfogliceraldehid-dehidrogenáz reakcióból származik. Ehelyett oxidálódik a légzési láncban.

A glikolízis szabályozása

Amint fent bemutattuk, sok enzimre van szükség a glikolízishez. Az, hogy egyáltalán aktívvá válnak-e, több tényezőtől függ, amelyek mind együttesen lehetővé teszik a glikolízis megfelelő folytatását. Így a folyamatot is szabályozzák. Számos folyamat befolyásolja a glikolízist és szabályozza azt. Természetesen ez vonatkozik rájuk is Piruvát-dehidrogenáz, amelyet a glikolízis másodlagos enzimjének tekintenek.

Kép: „A glikolízis szabályozása egy pillantásra. A hexokinázt (HK), a foszfofruktokináz-1 (PFK-1) vagy a piruvát kinázt (PK) aktiváló hatásokat zöld színnel jelölik. Az ezeket az enzimeket gátló metabolitok piros színnel jelennek meg. - Yikrazuulból. Engedély: Közkincs

Az enzimmel Hexokináz az indukáló inzulin működik. A biokémiában az induktornak nevezik azokat az anyagokat, amelyek szükségesek ahhoz, hogy az enzimeket is tartalmazó géntermékek aktiválódjanak, és így más anyagok lebontásához rendelkezésre álljanak. A hexokinázban a glikolízis folyamata a szénhidrátok túlkínálatával jön létre. Természetesen vannak gátló tényezők is a folyamat újbóli leállításához. Ebben az esetben szénhidrát- vagy glükóz-6-P hiányról van szó.

A foszfofruktokináz enzim esetében az induktor inzulin is. Az aktiválás szénhidrátfelesleg, de fruktóz-6-P, AMP és ADP révén is bekövetkezik. A citrát, az ATP és a H gátolja+.

A 3-foszfogliceraldehid-dehidrogenáz enzim esetében az induktor NAD +. NAD + és egyben az aktivátor. A gátlás a NADH + H útján történik+.

A piruvát-kináz enzimmel ismét az inzulin az induktor. A szénhidrátfelesleg az aktiváló faktorról ismert. A gátlás alanin, ATP, szénhidráthiány és citrát révén megy végbe.

Végül a piruvat-dehidrogenáz enzim szintén része a glikolízis szabályozásának. A felesleges szénhidrátok, valamint az ADP, a piruvát és mások aktiválják. A gátlás ismét szénhidráthiány, ATP, NADH + H + és acetil-CoA révén valósul meg. Az aktiválás ebben az esetben egy kicsit bonyolultabb. A piruvátot aktivált ecetsavvá (acetil-CoA) kell átalakítani, mielőtt az a citromsav-ciklus részévé válik. Ez a folyamat a mitokondriumokban megy végbe. A szabályozáshoz különbséget kell tenni az aktív és az inaktív forma között, mivel a piruvát-dehidrogenáz komplex aktív és inaktív formában létezik. Mindkét forma visszafordítható. A foszforilációhoz inaktív enzimre, a foszfát hasításához aktív enzimre van szükség. Az inzulin mellett a piruvát, az Mg2, az ADP, a CoA, a NAD + is az aktív forma induktorának számít. Inaktív formában vannak ATP, NADH + H +, inzulin és Acety-CoA.

Glikolízis patológia

Az egyik leghíresebb rendellenesség a cukorbetegség, ezért foglal el egy olyan területet az orvostudományban, amely egyre fontosabbá válik. Számos klinikának ma saját diabetológiai osztálya van, és a szakrendelések száma is növekszik.

Mellituria a cukorbetegség jele

A vizeletben általában nem lehet cukor kimutatható. A vesék előzetesen visszaszívják a cukrot. Ha a cukor még mindig kimutatható a vizeletben, akkor mellituriáról beszélünk. Ennek oka a cukorbetegség. Lehet cukorbetegség vagy vesebetegség.

Ebben az esetben a Glükózuria a beszéd, amely a mellituria egyik formája. Cukorbetegség esetén az inzulin koncentrációja túl alacsony. Ennek eredményeként a glükóz már nem szállítható be a sejtekbe. A vércukorszint meredeken emelkedik. Ez azt jelenti, hogy túllépik a veseküszöböt, és a vizeletben kimutatható a glükóz. A vesebetegséget a glükóz kiválasztása jellemzi anélkül, hogy a vércukorszint rendellenességeket mutatna. Az ok a vesebetegségben rejlik.

Glikogén tárolási betegségek

A glikogén tárolási betegségek közé tartozik a Gierke-kórtól (1. típusú glikogén tárolási betegség) akik Forbesche-betegség és a Mc-Ardle-kór.

Gierke-kórtól:
Von Gierke-kórban hiány van a glükóz-6-foszfatázban. Ez jelentősen alacsonyabb éhomi vércukorszinthez vezet. Ugyanakkor több cukrot tárol a máj. A betegség autoszomális recesszív tulajdonságként öröklődik.

A nagymértékben megnagyobbodott máj észrevehető. Vannak fejlődési rendellenességek is. Az étkezések között súlyos hypoglykaemia is előfordul. A máj glikolízisének sebessége jelentősen megnő. Egyéb tünetek a Hyperuricemia és a Hyperlipemia. Egy is Ketonuria bekövetkezik.

Forbesche-betegség:
A Forbesche-betegséget az amil-1,6-glükozidáz hiánya jellemzi a májban és az izmokban. A hiány azt jelenti, hogy a glikogén már nem bontható le, ezért lerakódik az elágazó glikogén molekulákban, ami hatással van a májra és az izmokra.

Mc-Ardle-kór:
A Mc-Ardle-kór a foszforiláz hiányához kapcsolódik. Ennek eredményeként az izmok nem rendelkeznek elérhető glikogénkészlettel. A glikogén az izomban elraktározódik, és egy kifejezetten létrejön Izomgyengeség. A betegséget más néven "McArdle-kór " ismert.

Kép: „Izombiopszia enzim hisztokémiával a miofoszforilázra A-ban: normális izom és B: McArdle-kór (az enzimatikus aktivitás hiánya)” rbescho. Engedély: CC BY-SA 3.0 de

Brian McArdle gyermekorvos fedezte fel. A betegség oka a vázizmok enzimjének genetikai hibája. A hiba lesz autoszomális recesszív tulajdonságként öröklődik. Az első tünetek általában fiatal felnőtteknél jelentkeznek. A beteg megjegyzi, hogy az izmai kevésbé rugalmasak. Izomfájdalom is előfordul. Ezenkívül az izmok merevebbé válnak és görcsök jelentkeznek.

A jelek az erőfeszítés során jelennek meg, különösen a testmozgás során. Amíg az izmok megterhelése nem túl nagy, a tünetek csak csekély mértékben jelentkeznek. Jellemző azonban az is, hogy a betegek javulást tapasztalnak, ha szünetet tartanak a jelek megjelenésében. Gyakran utólag panaszok nélkül folytatható a sport. Egy másik lehetséges tünet az edzés utáni sötét vizelet, amelyet az izmok károsodása okoz (Myoglobinuria).

Éhség - A szénhidrátok hiánya

Az éhség fázisai általában nem fordulnak elő kultúránkban. Ez nem azt jelenti, hogy az emberi szervezet képtelen megbirkózni ilyen helyzetekkel. Több tízezer évbe telhet, mire az ilyen készségek elvesznek. Határozottan vannak olyan régiók, ahol ezek a készségek ma is fontosak a túlélés szempontjából. Az éhség és a tápanyagfelesleg kompenzálása fontos védőmechanizmus.

Egyes szövetek a szénhidrátellátástól függenek, mások nem. Akiknek nincs rá szükségük, azok a máj, de az izmok is. Ebben az esetben elsősorban zsírsavak oxidálódnak. Beszélünk a Zsírsav oxidáció. Egyes esetekben ez azt jelenti, hogy az acetil-CoA szint emelkedik (a piruvát-dehidrogenáz gátolt). Ez a citrátszint emelkedését okozza (a piruvát-kináz nő). Mindez azzal a következménnyel jár, hogy a glükóz-6-foszfát szint is emelkedik. Ez a koncentráció gátolja a Hexokináz. Ez viszont a zsírsav oxidációjának növekedéséhez vezet. A zsírsavak oxidációja az adott szervekben szinte leáll.

A szénhidrátfelesleg

Nemcsak a hiányt, hanem a szénhidrátfelesleget is kompenzálni kell. A szénhidrátok olyan források, amelyeket meg kell spórolni a szükség idején. Ami az iparosodott nemzeteknél fenyegetõen sok életrövidítõ civilizációs betegséghez vezet, alapvetõen életfenntartó védõ mechanizmus.

Ha a szénhidrátbevitel nagyobb, mint a tényleges szükséglet, zsírokká alakulnak. Amikor ez megtörténik, a glikolízis fokozódik. Ezt a folyamatot az enzimek aktiválása váltja ki. Viszont őket stimulálja a szénhidrátfelesleg. Ez magas piruvát és acetil-CoA koncentrációhoz vezet (az ezt követő piruvát-dehidrogenáz reakció miatt).

Jó oxigénellátás és gyenge oxigénellátás

Az aerob oxigénellátás aerob glikolízis néven is ismert. Az acetil-CoA a piruvátból képződik kémiai reakció segítségével. A CoA számos anyagcsere-folyamat abszolút előfeltétele. Az úgynevezett gyenge oxigénellátásban az anaerob glikolízis során a használhatatlan piruvát laktáttá alakul át, ha ADH + H + -t fogyasztanak.

Ez a reakció különösen fontos a versenysportokban. Az általános orvoslásban az állóképességi sportolókat gondozó orvosok hajlamosak gyakrabban foglalkozni az anaerob anyagcseréből eredő problémákkal. A tapasztalt sportolók általában rájönnek, amikor anyagcseréjük "átáll" az aerobról az anaerob anyagcserére. Ezt az állapotot ezután tudatosan hozzák létre edzési helyzetekben is.

Népszerű glikolízis vizsgakérdések

A megoldások a hivatkozások alatt találhatók.

Melyik válasz helyes?

1. vakond ...

... jelentése Moloars.
... moláris tömeget jelent.
... nem a molekulatömeg rövidítése.
... a glükózigény kiszámítására szolgál.
... egy elavult mértékegység.

2. Az eritrocitákban ...

... a mitokondrium glikolízist végez.
... a glikolízis anaerob.
... glikolízis zajlik.
... nincs glikolízis.
... a hangsúly a glikolízison van.

3. A glikolízis a vázizmokban megy végbe ...

... csak aerob módon.
... csak anaerob módon.
... egyáltalán nem fordul elő.
... anaerob és aerob módon lehetséges.
... csak sürgősségi intézkedésként történik.

dagad

T. Kreuzig: Rövid tankönyvbiokémia, 12. kiadás - Elsevier, Urban & Fischer

Megoldások a kérdésekre: 1B, 2C, 3D