Ushbu maqolada biz glyukoza qanday oksidlanishini ko'rib chiqamiz. Uglevodlar poligidroksikarbonil tipidagi birikmalar, shuningdek, ularning hosilalari. Xarakterli xususiyatlar aldegid yoki keton guruhlari va kamida ikkita gidroksil guruhining mavjudligi.
Tuzilishiga koʻra uglevodlar monosaxaridlar, polisaxaridlar, oligosaxaridlarga boʻlinadi.
Monosaxaridlar
Monosaxaridlar gidrolizlanmaydigan eng oddiy uglevodlardir. Tarkibda qaysi guruh - aldegid yoki keton mavjudligiga qarab aldozalar (bularga galaktoza, glyukoza, riboza kiradi) va ketozlar (ribuloza, fruktoza) ajratiladi.
Oligosaxaridlar
Oligosaxaridlar oʻz tarkibida glikozid bogʻlar bilan bogʻlangan monosaxarid kelib chiqishining ikkidan oʻngacha qoldiqlariga ega boʻlgan uglevodlardir. Monosaxarid qoldiqlari soniga qarab disaxaridlar, trisaxaridlar va boshqalar farqlanadi. Glyukoza oksidlanganda nima hosil bo'ladi? Bu keyinroq muhokama qilinadi.
Polisaxaridlar
Polisaxaridlarglikozid bog'lari bilan o'zaro bog'langan o'ndan ortiq monosaxarid qoldiqlarini o'z ichiga olgan uglevodlardir. Agar polisaxaridning tarkibida bir xil monosaxarid qoldiqlari bo'lsa, u gomopolisaxarid deb ataladi (masalan, kraxmal). Agar bunday qoldiqlar boshqacha bo'lsa, u holda geteropolisakkarid bilan (masalan, geparin).
Glyukoza oksidlanishining ahamiyati nimada?
Uglevodlarning inson organizmidagi vazifalari
Uglevodlar quyidagi asosiy funktsiyalarni bajaradi:
- Energiya. Uglevodlarning eng muhim vazifasi, chunki ular tanadagi asosiy energiya manbai bo'lib xizmat qiladi. Ularning oksidlanishi natijasida insonning energiya ehtiyojlarining yarmidan ko'pi qondiriladi. Bir gramm uglevodning oksidlanishi natijasida 16,9 kJ ajralib chiqadi.
- Zaxira. Glikogen va kraxmal ozuqa moddalarini saqlash shaklidir.
- Tuzilishviy. Tsellyuloza va boshqa ba'zi polisakkarid birikmalari o'simliklarda kuchli ramka hosil qiladi. Shuningdek, ular lipidlar va oqsillar bilan birgalikda barcha hujayra biomembranlarining tarkibiy qismidir.
- Himoya. Kislota geteropolisaxaridlari biologik moylash vositasi rolini o'ynaydi. Ular bo'g'imlarning bir-biriga tegib, ishqalanadigan yuzalarini, burun shilliq pardalarini, ovqat hazm qilish traktini qoplaydi.
- Antikoagulyant. Geparin kabi uglevod muhim biologik xususiyatga ega, ya'ni qon ivishining oldini oladi.
- Uglevodlar oqsillar, lipidlar va nuklein kislotalar sintezi uchun zarur boʻlgan uglerod manbai hisoblanadi.
Tana uchun uglevodlarning asosiy manbai dietali uglevodlar - saxaroza, kraxmal, glyukoza, laktoza). Glyukoza organizmning o'zida aminokislotalar, glitserin, laktat va piruvatdan sintezlanishi mumkin (glyukoneogenez).
Glikoliz
Glikoliz glyukoza oksidlanish jarayonining uchta mumkin boʻlgan shakllaridan biridir. Bu jarayonda energiya ajralib chiqadi, keyinchalik u ATP va NADHda saqlanadi. Uning molekulalaridan biri ikkita piruvat molekulasiga parchalanadi.
Glikoliz jarayoni turli fermentativ moddalar, ya'ni biologik tabiatli katalizatorlar ta'sirida sodir bo'ladi. Eng muhim oksidlovchi vosita kisloroddir, ammo shuni ta'kidlash kerakki, glikoliz jarayoni kislorod yo'qligida ham amalga oshirilishi mumkin. Bunday glikoliz anaerob deb ataladi.
Anaerob tipidagi glikoliz glyukoza oksidlanishining bosqichma-bosqich jarayonidir. Ushbu glikoliz bilan glyukoza oksidlanishi to'liq sodir bo'lmaydi. Shunday qilib, glyukoza oksidlanishida faqat bitta piruvat molekulasi hosil bo'ladi. Energiya foydalari nuqtai nazaridan, anaerob glikoliz aerobga qaraganda kamroq foydali. Ammo, agar kislorod hujayra ichiga kirsa, u holda anaerob glikoliz aerobga aylanishi mumkin, ya'ni glyukozaning to'liq oksidlanishi.
Glikoliz mexanizmi
Glikoliz olti uglerodli glyukozani ikkita uch uglerodli piruvat molekulasiga parchalaydi. Butun jarayon beshta tayyorgarlik bosqichiga va yana beshta bosqichga bo'linadi, ular davomida ATP saqlanadienergiya.
Shunday qilib, glikoliz ikki bosqichda davom etadi, ularning har biri besh bosqichga bo'linadi.
Glyukoza oksidlanish reaksiyasining №1 bosqichi
- Birinchi bosqich. Birinchi qadam glyukoza fosforlanishidir. Saxarid faollashuvi oltinchi uglerod atomida fosforlanish orqali sodir bo'ladi.
- Ikkinchi bosqich. Glyukoza-6-fosfatning izomerizatsiyasi jarayoni mavjud. Bu bosqichda glyukoza katalitik fosfoglyukozomeraza ta'sirida fruktoza-6-fosfatga aylanadi.
- Uchinchi bosqich. Fruktoza-6-fosfatning fosforlanishi. Bu bosqichda fruktoza-1,6-difosfat (aldolaza deb ham ataladi) hosil bo'lishi fosfofruktokinaz-1 ta'sirida sodir bo'ladi. U fosforil guruhini adenozin trifosfor kislotasidan fruktoza molekulasigacha kuzatib borishda ishtirok etadi.
- To'rtinchi bosqich. Ushbu bosqichda aldolazaning parchalanishi sodir bo'ladi. Natijada ikkita trioz fosfat molekulalari, xususan ketozlar va eldozalar hosil bo'ladi.
- Beshinchi bosqich. Trioz fosfatlarning izomerlanishi. Ushbu bosqichda glitseraldegid-3-fosfat glyukoza parchalanishining keyingi bosqichlariga yuboriladi. Bunday holda, dihidroksiasetonfosfatning glitseraldegid-3-fosfat shakliga o'tishi sodir bo'ladi. Bu o'tish fermentlar ta'sirida amalga oshiriladi.
- Oltinchi bosqich. Glitseraldegid-3-fosfatning oksidlanish jarayoni. Bu bosqichda molekula oksidlanadi va keyin difosfogliserat-1, 3 ga fosforlanadi.
- Yettinchi bosqich. Bu bosqich fosfat guruhini 1,3-difosfogliseratdan ADP ga o'tkazishni o'z ichiga oladi. Ushbu bosqichning yakuniy natijasi 3-fosfogliseratdirva ATP.
2-bosqich - glyukozaning to'liq oksidlanishi
- Sakkizinchi bosqich. Ushbu bosqichda 3-fosfogliseratning 2-fosfogliseratga o'tishi amalga oshiriladi. O'tish jarayoni fosfogliserat mutazasi kabi ferment ta'sirida amalga oshiriladi. Glyukoza oksidlanishining bu kimyoviy reaksiyasi magniyning (Mg) majburiy ishtiroki bilan davom etadi.
- To'qqizinchi bosqich. Ushbu bosqichda 2-fosfogliseratning suvsizlanishi sodir bo'ladi.
- Oninchi bosqich. Oldingi bosqichlar natijasida olingan fosfatlarning PEP va ADP ga o'tishi mavjud. Fosfoenulpyrovat ADP ga o'tkaziladi. Bunday kimyoviy reaksiya magniy (Mg) va kaliy (K) ionlari ishtirokida mumkin.
Aerobik sharoitda butun jarayon CO2 va H2O ga keladi. Glyukoza oksidlanish tenglamasi quyidagicha ko'rinadi:
S6N12O6+ 6O2 → 6CO2+ 6H2O + 2880 kJ/mol.
Shunday qilib, glyukozadan laktat hosil bo'lishida hujayrada NADH to'planishi kuzatilmaydi. Bu shuni anglatadiki, bunday jarayon anaerobik bo'lib, u kislorodsiz davom etishi mumkin. Bu kislorod NADH tomonidan nafas olish zanjiriga uzatiladigan oxirgi elektron qabul qiluvchi hisoblanadi.
Glikolitik reaksiyaning energiya balansini hisoblash jarayonida ikkinchi bosqichning har bir bosqichi ikki marta takrorlanishini hisobga olish kerak. Bundan xulosa qilishimiz mumkinki, birinchi bosqichda ikkita ATP molekulasi sarflanadi, ikkinchi bosqichda esa fosforlanish natijasida 4 ta ATP molekulasi hosil bo'ladi.substrat turi. Bu shuni anglatadiki, har bir glyukoza molekulasining oksidlanishi natijasida hujayra ikkita ATP molekulasini to'playdi.
Biz glyukozaning kislorod bilan oksidlanishini koʻrib chiqdik.
Glyukozaning anaerob oksidlanish yoʻli
Aerob oksidlanish - bu energiya ajralib chiqadigan va nafas olish zanjirida vodorodning oxirgi qabul qiluvchisi bo'lgan kislorod ishtirokida davom etadigan oksidlanish jarayoni. Vodorod molekulalarining donori substrat oksidlanishining oraliq reaktsiyasi jarayonida hosil bo'lgan koenzimlarning (FADH2, NADH, NADPH) qaytarilgan shaklidir.
Aerobik dixotom tipidagi glyukoza oksidlanish jarayoni inson organizmida glyukoza katabolizmining asosiy yo'lidir. Ushbu turdagi glikoliz inson tanasining barcha to'qimalari va organlarida amalga oshirilishi mumkin. Ushbu reaktsiyaning natijasi glyukoza molekulasining suv va karbonat angidridga bo'linishidir. Keyin chiqarilgan energiya ATPda saqlanadi. Bu jarayonni taxminan uch bosqichga bo'lish mumkin:
- Glyukoza molekulasini bir juft piruvik kislota molekulasiga aylantirish jarayoni. Reaktsiya hujayra sitoplazmasida sodir bo'ladi va glyukoza parchalanishining o'ziga xos yo'lidir.
- Piruvik kislotaning oksidlovchi dekarboksillanishi natijasida atsetil-KoA hosil boʻlish jarayoni. Bu reaksiya hujayra mitoxondriyalarida sodir bo'ladi.
- Krebs siklida atsetil-KoA ning oksidlanish jarayoni. Reaksiya hujayra mitoxondriyalarida sodir bo'ladi.
Ushbu jarayonning har bir bosqichida,nafas olish zanjirining ferment komplekslari bilan oksidlangan koenzimlarning kamaytirilgan shakllari. Natijada, glyukoza oksidlanganda ATP hosil bo'ladi.
Kofermentlarning shakllanishi
Aerob glikolizning ikkinchi va uchinchi bosqichlarida hosil bo'lgan kofermentlar to'g'ridan-to'g'ri hujayralar mitoxondriyalarida oksidlanadi. Bunga parallel ravishda hujayra sitoplazmasida aerob glikolizning birinchi bosqichi reaksiyasida hosil bo'lgan NADH mitoxondriyal membranalar orqali o'tish qobiliyatiga ega emas. Vodorod sitoplazmatik NADH dan hujayra mitoxondriyalariga siljishlar orqali o'tkaziladi. Bu sikllar orasida asosiysini ajratib ko'rsatish mumkin - malat-aspartat.
Keyin, sitoplazmatik NADH yordamida oksaloatsetat malatga qaytariladi, bu esa oʻz navbatida hujayra mitoxondriyalariga kiradi va keyinchalik mitoxondriyal NADni kamaytirish uchun oksidlanadi. Oksaloatsetat aspartat shaklida hujayra sitoplazmasiga qaytadi.
Glikolizning modifikatsiyalangan shakllari
Glikoliz qo'shimcha ravishda 1, 3 va 2, 3-bifosfogliseratlar ajralib chiqishi bilan birga bo'lishi mumkin. Shu bilan birga, 2,3-bifosfogliserat biologik katalizatorlar ta'sirida glikoliz jarayoniga qaytishi mumkin, keyin esa o'z shaklini 3-fosfogliseratga o'zgartirishi mumkin. Bu fermentlar turli rollarni bajaradi. Masalan, gemoglobin tarkibidagi 2,3-bifosfogliserat kislorodning to'qimalarga o'tishiga yordam beradi, shu bilan birga kislorod va qizil qon tanachalarining dissotsiatsiyasiga va yaqinligining pasayishiga yordam beradi.
Xulosa
Ko'pgina bakteriyalar glikolizning turli bosqichlarida shaklini o'zgartirishi mumkin. Bunday holda, turli fermentativ birikmalarning ta'siri natijasida ularning umumiy sonini kamaytirish yoki bu bosqichlarni o'zgartirish mumkin. Anaeroblarning ba'zilari uglevodlarni boshqa yo'llar bilan parchalash qobiliyatiga ega. Aksariyat termofillarda faqat ikkita glikolitik ferment, xususan enolaza va piruvat kinaz mavjud.
Biz glyukozaning organizmda qanday oksidlanishini koʻrib chiqdik.
