Gluck je profesionál (z řečtiny. Glykys - sladký), hroznový cukr, dextróza; sacharidy, nejběžnější v přírodě; Termín "monosacharidy" označuje hexosy, tj. monosacharidy obsahující 6 atomů uhlíku. Bezbarvé krystaly, tpl 146,5 ° C. Dobře rozpustný ve vodě. Roztok glukózy obsahuje molekuly ve formě a b-formě; rovnováhy je dosaženo, když poměr těchto forem je 37% a 63%. Glukóza je opticky aktivní, otáčí polarizovaný paprsek doprava. a-glukóza je nezbytnou složkou všech živých organismů, od virů po vyšší rostliny a obratlovce (včetně lidí); Je složkou různých sloučenin, od sacharózy, celulózy a škrobu až po určité glykoproteiny a virovou ribonukleovou kyselinu. Pro řadu bakterií je glukóza jediným zdrojem energie. Glukóza se podílí na mnoha metabolických reakcích.
Obsah lidské krevní glukózy je asi 100 mg%, je regulován neurohumorální cestou (viz metabolismus sacharidů). Snížení obsahu glukózy (viz Hypoglykémie) na 40 mg% způsobuje drastické narušení centrální nervové soustavy. Hlavní způsoby použití glukózy v těle jsou: anaerobní transformace, doprovázené syntézou ATP (viz. Kyseliny adenosinové fosforečné) a končící tvorbou kyseliny mléčné (viz glykolýza); syntéza glykogenu; aerobní oxidace na kyselinu glukonovou působením enzymu glukózaoxidázy (proces je vlastní některým mikroorganismům, které ho používají pro energii, proudí s absorpcí kyslíku ve vzduchu); transformace v pentózách a jiných jednoduchých cukrech (pentózový fosfátový cyklus). S plnou enzymatickou oxidací glukózy na CO2 a H2O energie je uvolněna: C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 686 kcal / mol, z čehož se velké množství akumuluje vysoce energetickými sloučeninami typu ATP. Syntéza glukózy z anorganických složek je opačným procesem a je prováděna rostlinami a některými bakteriemi, které využívají energii slunečního světla (fotosyntéza) a chemické oxidační reakce (chemosyntéza).
V průmyslu se glukóza vyrábí hydrolýzou škrobu. Používá se v cukrářském průmyslu; jako lék - v medicíně.
Pro lékařské účely používají glukózu v prášcích a tabletách, stejně jako isotonické (4,5–5%) a hypertonické (10–40%) roztoky glukózy. Izotonické roztoky se používají (subkutánně a v klystýru) k doplnění těla tekutinou; jsou také zdrojem snadno stravitelného nutričního materiálu. Se zavedením hypertonických roztoků (intravenózně) se zvyšuje osmotický tlak krve, zlepšují se metabolické procesy, zvyšuje se antitoxická funkce jater, zvyšuje se kontraktilní aktivita srdečního svalu, rozšiřují se cévy a zvyšuje se moč. Roztoky glukózy se používají při infekčních onemocněních, onemocněních srdce, různých otravách atd., Často v kombinaci s kyselinou askorbovou.
Hlavní složky potravin
Existují tři hlavní oblasti použití glukózy v těle:
glukóza je oxidována pro energii;
když množství glukózy přesáhne množství potřebné pro energii, změní se na svalový a jaterní glykogen;
když je glykogenové úložiště nasyceno, glukóza se přemění na tuky, které jsou uloženy v tukových buňkách. [11.-C.13]
Voda je pro člověka nezbytná jako prostředek pro provádění řady funkcí: trávení, absorpce a transport živin přes gastrointestinální trakt a oběhový systém; rozpouštění metabolických produktů a jejich vylučování močí; životního prostředí. Za účasti vody se provádějí všechny biochemické reakce; přenos elektrických signálů mezi buňkami; regulace tělesné teploty (tělo se ochladí, když se voda odpařuje); tvorba prostředí - maziva pro pohyb a tření částí těla, jako jsou spoje; poskytnou tělu ve vodě rozpustné živiny. Přebytek vody s normálním množstvím elektrolytů se vylučuje močí a potem. Nedostatek vody v těle je pociťován velmi rychle. Prvním příznakem je pocit žízně, druhým je snížení množství nebo úplné zastavení moči.
Nejdůležitější biologickou úlohou potravin je poskytnout tělu energii.
Potravinová energie se vynakládá na:
udržování konstantní tělesné teploty;
provádění všech biologických funkcí a biochemických procesů;
o výkonu svalů mechanických prací;
trávení a asimilace potravin.
Nejdůležitějšími esenciálními živinami jsou vitamíny - organické sloučeniny s nízkou molekulovou hmotností nezbytné pro realizaci mechanismů enzymatické katalýzy, normální průběh metabolismu, udržování homeostázy, biochemická podpora všech životně důležitých funkcí těla. Vitamíny se podílejí na fungování enzymů. Nedostatečný příjem jednoho nebo druhého vitaminu s jídlem vede k jeho nedostatku v těle a rozvoji odpovídajícího onemocnění nedostatku vitamínu, které je založeno na porušení biochemických procesů závislých na tomto vitaminu. Nedostatek vitamínů a stopových prvků se také nazývá „skrytý hlad“, protože se dlouhodobě neprojevuje klinicky. Nedostatek každého vitamínu může vést k závažným metabolickým poruchám. Těhotenství, kojící ženy a děti v kritických obdobích vývoje, stejně jako děti vyrůstající v sociálně znevýhodněných podmínkách, oslabené opakovanými nemocemi, jsou nejvíce ohroženy rozvojem deficitních stavů.
Pokud tělo nedostane dostatečné množství vitamínů po dlouhou dobu, pak dochází k nedostatku vitaminu s určitým klinickým projevem a následně se zvyšuje nedostatek vitamínů na jakékoli počáteční úrovni. Pokud však převaha konzumace vitamínů přes jejich příjem pokračuje, přirozeně se projeví projevy nedostatku vitamínů. Obvykle existují dva stupně nedostatku vitaminu: avitaminóza a hypovitaminóza.
Pod pojmem avitaminóza se rozumí hluboký nedostatek jednoho nebo jiného vitamínu s rozvinutým klinickým obrazem stavu deficitu: s nedostatkem vitaminu C - kurděje, vitaminu D - křivice, vitaminu B1 - beriberi, vitamínu PP - pellagra, vitaminu B12 - perniciózní anémie.
Nadbytek vitamínů je pozorován se zvýšeným příjmem do organismu nebo porušením eliminace (onemocnění jater, ledviny). Nejčastěji je hypervitaminóza pozorována s neomezenou (bezmyšlenkovitou) konzumací vitamínů, doplňků výživy, obohacených potravin, dlouhodobého používání efektních diet.
Způsoby použití glukózy v těle
Glukóza je hlavním metabolitem a transportní formou sacharidů u lidí a zvířat. Zdrojem glukózy jsou potravinové sacharidy, tkáňový glykogen a proces glukoneogeneze v játrech a kortikální látce ledvin. Pro začlenění glukózy do metabolismu musí být fosforylována za vzniku glukóza-6-fosfátu (G-6-F), který může být následně přeměněn různými metabolickými cestami. Na Obr. 17.1. Jsou prezentovány hlavní cesty metabolismu glukózy.
Glykolýza
Glykolýza je hlavním způsobem katabolismu glukózy postupnými enzymatickými transformacemi na laktát (bez spotřeby kyslíku - anaerobní glykolýza) nebo oxidační dekarboxylací pyruvátu na CO2 a H2O (v přítomnosti kyslíku - aerobní glykolýza).
Proces aerobní glykolýzy zahrnuje několik fází:
1. Aerobní glykolýza - proces oxidace glukózy s tvorbou dvou molekul pyruvátu;
2. Obecná cesta katabolismu, včetně oxidační dekarboxylace pyruvátu na acetyl-CoA a jeho další oxidace v cyklu trikarboxylové kyseliny;
3. Řetěz tkáňového dýchání spojený s dehydrogenačními reakcemi probíhajícími v procesu rozkladu glukózy.
Celkový výtěžek ATP při oxidaci 1 mol glukózy na CO2 a H2O je 38 mol.
Obr. 17.-1. Obecné schéma metabolismu glukózy.
1 - aerobní glykolýza; 2 - anaerobní glykolýza; 3 - alkoholová fermentace; 4 - cesta fosforečnanu pentózy; 5 - syntéza glykogenu; 6 - rozklad glykogenu; 7 - glukoneogeneze.
Anaerobní glykolýza je proces štěpení glukózy za vzniku laktátu jako konečného produktu. Tento proces probíhá bez použití kyslíku, a proto nezávisí na práci mitochondriální sítě. Zde se tvoří ATP prostřednictvím substrátových fosforylačních reakcí. Rovnováha ATP během anaerobní glykolýzy je 2 mol na 1 mol glukózy.
Aerobní glykolýza se vyskytuje v mnoha orgánech a tkáních a slouží jako hlavní, i když ne jediný zdroj energie pro životně důležitou činnost.
Kromě energetické funkce může glykolýza také provádět anabolické funkce. Metabolity glykolýzy se používají k syntéze nových sloučenin. Fruktosa-6-fosfát a glyceraldehyd-3-fosfát se podílejí na tvorbě ribózy-5-fosfátu - strukturní složky nukleotidů. 3-fosfoglycerát může být zahrnut do syntézy aminokyselin, jako je serin, glycin, cystein. V játrech a tukové tkáni se acetyl-CoA, který vzniká z pyruvátu, používá jako substrát v biosyntéze mastných kyselin a cholesterolu.
Anaerobní glykolýza je aktivována ve svalech během intenzivní svalové práce, vyskytuje se v erytrocytech (postrádají mitochondrie) a také za různých podmínek omezeného přísunu kyslíku (křeče a trombózy cév, tvorba aterosklerotických plaků).
Cesta fosforečnanu pentózy (PPP)
PFP, také nazývaný hexos-monofosfátový zkrat, slouží jako alternativa oxidací glukóza-6-fosfátu. Podle PFP je až 33% veškeré glukózy metabolizováno v játrech, až 20% v tukové tkáni, až 10% v erytrocytech a méně než 1% ve svalové tkáni. Nejaktivnější PPP se vyskytuje v tukové tkáni, játrech, kůře nadledvin, červených krvinkách, mléčné žláze během laktace, varlat. PFP se skládá ze 2 fází - oxidačních a neoxidujících.
V oxidační fázi je glukóza-6-fosfát ireverzibilně oxidován na pentóza-ribulos-5-fosfát a vzniká redukovaný NADPH.2. V neoxidační fázi je ribulóza-5-fosfát reverzibilně přeměněn na ribóza-5-fosfát, metabolity glykolýzy a další fosforylované cukry.
Biologická úloha TFG:
1. Obnovené hodiny NADPH2 pro regenerační biosyntézu (mastné kyseliny, cholesterol atd.).
2. Syntéza pentózových fosfátů pro tvorbu nukleových kyselin a některých koenzymů.
3. Syntéza monosacharidů s počtem atomů uhlíku od 3 do 8.
4. Neutralizace xenobiotik - nutná je NADPH2.
5. V rostlinách - účast v temné fázi fotosyntézy jako CO akceptoru2.
PFP nevede k syntéze ATP, tj. Nesplňuje energetickou funkci.
Glukoneogeneze (GNG)
Glukoneogeneze je syntéza glukózy z prekurzorů sacharidů. Hlavní funkcí GNG je udržení hladiny glukózy v krvi při dlouhodobém hladovění a intenzivní fyzické námaze. Proces probíhá hlavně v játrech a méně intenzivně v kortikálních látkách ledvin, stejně jako ve střevní sliznici. Tyto tkáně mohou produkovat 80–100 g glukózy denně.
Primárními substráty (prekurzory) v GNG jsou laktát, glycerol, většina aminokyselin. Zahrnutí těchto substrátů do GNG závisí na fyziologickém stavu organismu.
Laktát - produkt anaerobní glykolýzy, vzniká v pracovních svalech a kontinuálně v červených krvinkách. Proto se laktát používá kontinuálně v GNG. Glycerol se uvolňuje při hydrolýze tuku v tukové tkáni během období hladovění nebo při dlouhodobé fyzické námaze. Aminokyseliny vznikají v důsledku odbourávání svalových bílkovin a jsou prováděny v GNG s prodlouženou svalovou nebo dlouhodobou svalovou prací. Aminokyseliny, které, když jsou katabolizovány, jsou přeměněny na pyruvát nebo metabolity cyklu trikarboxylové kyseliny, mohou být považovány za potenciální prekurzory glukózy a nazývají se glykogenní.
Ze všech aminokyselin vstupujících do jater je asi 30% alanin. Je to proto, že rozpad svalových bílkovin produkuje aminokyseliny, z nichž mnohé jsou okamžitě přeměněny na pyruvát nebo nejprve na oxaloacetát a pak na pyruvát. Ten je převeden na alanin a získává aminoskupinu z jiných aminokyselin. Alanin ze svalů je nesen krví do jater, kde je opět přeměněn na pyruvát, který je částečně oxidován a částečně začleněn do GNG. Taková sekvence transformací vede ke vzniku glukózo-alaninového cyklu.
Obr. 17.2. Cyklus glukóza-alanin.
Cesta kyseliny glukuronové
Podíl glukózy, který je přesměrován na metabolismus podél cesty kyseliny glukuronové, je ve srovnání s velkým množstvím glukózy velmi malý a je rozdělen do procesu glykolýzy nebo syntézy glykogenu. Produkty této sekundární dráhy jsou však pro tělo životně důležité.
UDF-glukuronát pomáhá neutralizovat některé cizí látky a léčiva. Kromě toho slouží jako prekurzor D-glukuronátových zbytků v molekulách kyseliny hyaluronové a heparinu. Kyselina askorbová (vitamin C) není syntetizována u lidí, morčat a některých druhů opic, protože jim chybí enzym gulonakton oxidáza. Tyto druhy by měly dostávat všechny vitamíny C, které potřebují z potravin.
Aerobní rozklad glukózy.
Syntéza glykogenu
Glukóza, používaná pro syntézu glykogenu, je předaktivována.
Schematicky může být aktivace glukózy znázorněna následovně:
+ ATP + UTP
GlGl-6-f Gl-1-f Gl-1-UDF
- ADF - FF
Syntéza glykogenu se provádí připojením výsledné UDP-glukózy k vnějším řetězcům molekul glykogenu přítomných v jaterních buňkách, což se nazývá "priming". V tomto případě jsou do molekuly glykogenu zahrnuty pouze zbytky glukózy. V důsledku opakovaného přidávání zbytků glukózy jsou vnější řetězce prodlouženy a rozvětveny, což vede k významnému zvýšení velikosti molekul glykogenu.
UDP molekuly, které jsou uvolňovány během procesu syntézy glykogenu, reagují s ATP a vrátí se zpět do UTP:
UDF + ATP UTP + ADF
ATP je tedy zdrojem energie pro syntézu glykogenu a UTP působí jako nosič energie.
V důsledku syntézy se glykogen hromadí v játrech a jeho koncentrace může dosáhnout 5-6%. Přeměna glukózy na glykogen v játrech zabraňuje prudkému zvýšení jeho obsahu v krvi během jídla.
Syntéza glykogenu z glukózy se také vyskytuje ve svalech, ale jeho koncentrace v nich nepřesahuje 2-3%. Tvorba glykogenu ve svalech přispívá k hyperglykémii potravin.
Syntéza glykogenu je urychlena hormonem monosulinum.
Rozpad glykogenu
Mezi jídly se glykogen jater rozkládá a přeměňuje na glukózu, která se dostává do krve. Tento úpadek přichází s účastí kyseliny fosforečné a nazývá se fosforolýza. Pod účinkem kyseliny fosforečné se z vnějších řetězců glykogenu postupně odštěpují zbytky glukózy ve formě glukózy-1-fosfátu. Plně glykogen se nerozkládá. Zbývající malé molekuly glykogenu slouží jako „semeno“ během syntézy glukózy.
Fosforolýza glykogenu probíhá podle následující rovnice:
Původní glykogen Glykogen - "semeno"
Gl-l-f Gl-6-f Glukóza + N3Ro4
Rozpad glykogenu v játrech na glukózu je často označován jako glukogeneze a je urychlován hormony glukagonem a adrenalinem.
Vzhledem k průtoku dvou protilehlých procesů v játrech: syntéze glykogenu z glukózy a jeho opětovnému rozkladu na glukózu se jeho koncentrace v krvi mění pouze v malém rozsahu, a proto krev neustále dodává všechny orgány glukóze.
Ve svalech se při provádění fyzické práce obvykle pozoruje rozpad glykogenu. Volná glukóza se zde však nevytváří, protože ve svalových buňkách není enzym, který způsobuje hydrolýzu glukóza-6-fosfátu. Glukóza-1-fosfát a glukóza-6-fosfát v důsledku přítomnosti fosforečnanového zbytku přes stěnu svalových buněk nemohou projít, a proto všechny další transformace těchto sloučenin proudí přímo do svalů a jejich cílem je poskytnout jim energii.
Rozpad glykogenu ve svalech stimuluje hormon adrenalin, který se uvolňuje do krve právě během svalové práce.
Katabolismus sacharidů
Použití glukózy v těle se provádí dvěma způsoby:
Většina sacharidů (90-95%) se rozkládá podél hexo-difosfátové dráhy (GDF-cesta), která je hlavním zdrojem energie pro tělo.
Nevýznamná část glukózy (5-10%) se rozpadá podél hexo-monofosfátové dráhy (cesta GMP), která má anabolický účel a poskytuje různé syntézy ribózy a vodíku ve formě NADPH2
Cesta GDF může být aerobní a aerobní, aerobní dráha GDF funguje nepřetržitě a anaerobní rozpad sacharidů je pozorován pouze se zvýšenými energetickými nároky buněk, zejména v kosterních svalech.
Aerobní rozklad glukózy.
Aerobní rozklad sacharidů cestou GDP je složitý, vícestupňový proces zahrnující desítky mezilehlých reakcí vedoucích nakonec k tvorbě oxidu uhličitého a vody s uvolňováním velkého množství energie, který lze rozdělit do tří fází, postupně za sebou.
První fáze dráhy GDP probíhá v cytoplazmě buněk. V této fázi se glukóza přeměňuje na kyselinu pyrohroznovou (pyruvát), která se často nazývá glykolýza.
V první fázi přechází glukóza interakcí s ATP do aktivní formy - glukóza-6-fosfát:
To je jediná reakce, kterou glukóza v těle prochází. Proto všechny transformace glukózy v těle začínají tvorbou glukózy-6-fosfátu. Dále glukóza-6-fosfát vstupuje do různých cest metabolismu glukózy.
Během aerobní oxidace se glukóza přeměňuje na finální produkty - oxid uhličitý a vodu - s uvolňováním velkého množství energie, přes které se syntetizuje 36-38 ATP molekul na jednu molekulu glukózy.
Konečná rovnice aerobní glukózové dráhy GDF
Důležitým krokem v aerobním rozkladu glukózy je Krebsův cyklus, ve kterém je acetylkoenzym A oxidován na CO2 a H2O s uvolněním velkého množství energie, kvůli kterému se syntetizuje hodně ATP
194.48.155.245 © studopedia.ru není autorem publikovaných materiálů. Ale poskytuje možnost bezplatného použití. Existuje porušení autorských práv? Napište nám Zpětná vazba.
Zakázat adBlock!
a obnovte stránku (F5)
velmi potřebné
Glukóza jako nejdůležitější metabolit metabolismu sacharidů. Obecné schéma zdrojů a způsobů spotřeby glukózy v těle.
Nejběžnějším živočišným sacharidem je glukóza. To je ve formě glukózy, že většina sacharidů potravin vstupuje do krve. Sacharidy v játrech jsou přeměněny na glukózu, když všechny ostatní sacharidy mohou být tvořeny z glukózy. Glukóza se používá jako hlavní druh paliva v savčích tkáních. Tudíž hraje roli pojiva mezi energetickými a plastickými funkcemi sacharidů. Zdrojem sacharidů v těle jsou sacharidy potravin - hlavně škrob a glykogen, stejně jako sacharóza a laktóza. Kromě toho, glukóza může být tvořena v těle z aminokyselin, stejně jako z glycerolu, který je součástí tuku.
Hlavními zdroji glukózy jsou: - potraviny
- rozpad polysacharidu podporujícího glykogen
- syntéza glukózy z prekurzorů sacharidů (zejména z glykogenních aminokyselin) - glukoneogeneze.
Hlavní způsoby spotřeby glukózy:
1) tvorba energie v aerobní a anaerobní oxidaci glukózy
2) přeměnu na jiné monosacharidy
3) konverze na glykogen a heteropolysacharidy
4) přeměna na tuk, některé aminokyseliny atd.
49. Aerobní rozklad je hlavní cestou katabolismu glukózy u lidí a jiných aerobních organismů. Sled reakcí na tvorbu pyruvátu (aerobní glykolýza).
Distribuce a fyziologický význam aerobního rozkladu glukózy. Použití glukózy pro syntézu tuků v játrech a v tukové tkáni.
Kde začít? Existují dva způsoby, jak aerobní rozklad glukózy může jít. Dichotomická a pentofosfátová cesta.
Proč je to nutné? Dichotomická cesta poskytuje buňce 38 molekulu ATP v důsledku tří fází. První, glykolýza, se odehrává v cytosolu, zbytek v mitochondriích.
Druhá je zajímavější, a proto dává:
Tvořil NADP + N, který pokračuje v syntéze mastných kyselin a steroidů, stejně jako 3-fosfoglyceraldehydu, na syntéze lipidů. Raduj se!
Anaerobní rozklad glukózy (anaerobní glykolýza). Glykolytická oxidace, pyruvát jako akceptor vodíku. Fosforylace substrátu. Distribuce a fyziologický význam této cesty rozkladu glukózy.
V určitých situacích nemusí poskytnutí kyslíku do tkání odpovídat jejich potřebám. Například v počátečních fázích intenzivní svalové práce ve stresu nemusí srdeční kontrakce dosáhnout požadované frekvence a svalové potřeby kyslíku pro aerobní rozklad glukózy jsou vysoké. V takových případech začíná proces, který probíhá bez kyslíku a končí tvorbou laktátu z kyseliny pyrohroznové. Tento proces se nazývá anaerobní rozpad nebo anaerobní glykolýza. Anaerobní rozklad glukózy není energeticky účinný, ale tento proces může být jediným zdrojem energie pro svalovou buňku.
Anaerobní glykolýza označuje proces štěpení glukózy za vzniku laktátu jako konečného produktu. Tento proces probíhá bez použití kyslíku, a proto nezávisí na práci mitochondriálního dýchacího řetězce. ATP je tvořen reakcemi fosforylace substrátu. Rovnice celkového procesu:
Při anaerobní glykolýze probíhá v cytosolu všech 10 reakcí identických s aerobní glykolýzou. Pro anaerobní glykolýzu je specifická pouze 11. reakce, kdy je pyruvát obnoven cytosolickým NADH. Redukce pyruvátu na laktát je katalyzována laktátdehydrogenázou (reakce je reverzibilní a enzym je pojmenován po reverzní reakci). Tato reakce zajišťuje regeneraci NAD + z NADH bez účasti mitochondriálního respiračního řetězce v situacích zahrnujících nedostatečný přísun kyslíku do buněk. Úloha akceptoru vodíku z NADH (jako kyslík v respiračním řetězci) se provádí pyruvátem. Význam redukční reakce pyruvátu tedy není v tvorbě laktátu, ale v tom, že tato cytosolová reakce umožňuje regeneraci NAD +. Kromě toho, laktát není konečným produktem metabolismu, který je odstraněn z těla. Tato látka se vylučuje v krvi a využívá se v glukóze v játrech, nebo když je k dispozici kyslík, mění se na pyruvát, který vstupuje do obecné cesty katabolismu, oxiduje na CO.2 a H2O.
Fosforylace substrátu, protože je součástí metabolické dráhy („substrátový řetězec“). Jejich zvláštnost je katalyzována rozpustnými enzymy. Tato metoda je spojena s přenosem vysokoenergetického fosfátu nebo energie vysokoenergetické vazby látky (substrátu) na ADP. Mezi tyto látky patří metabolity glykolýzy (kyselina 1,3-difosfoglycerová, fosfoenolpyruvát), cyklus trikarboxylové kyseliny (sukcinyl-SKOA) a fosfát kreatinu. Energie hydrolýzy jejich vysokoenergetické vazby je vyšší než 7,3 kcal / mol v ATP a úloha těchto látek je snížena na využití této energie pro fosforylaci ADP molekul na ATP. Rozdíly: jsou nezbytné různé zdroje energie pro oxidační pohyb elektronů v dýchacím řetězci, protože je nutná energie substrátu makroergické vazby.
Způsoby použití glukózy v buňkách 11
1.5 Způsoby použití glukózy v buňkách
Glukóza se účastní několika metabolických drah jako substrát:
1. Je schopen oxidovat během glykolýzy a následných metabolických drah, čímž poskytuje buňce energii.
2. Glukóza slouží jako substrát v cestě fosforečnanu pentózy.
3. V játrech a svalech je glukóza uložena jako glykogen. Tento proces se nazývá glykogenogeneze.
1.6 Glykolýza
Obecné vlastnosti a podklady
Většina glukózy vstupuje do těla s jídlem (malá část je syntetizována v játrech a ledvinách) jako výsledek rozpadu polysacharidů ve střevě a následné absorpce monosacharidů. Dále se glukóza z krevního oběhu přenáší do cytosolu buněk pomocí speciálního proteinového nosiče, proteinu GLUT. V cytosolu buněk jsou glykolytické enzymy.
Glykolýza (také známá jako Embden - Meyerhof - Parnasova cesta) je metabolická cesta pro oxidaci glukózy, během které dvě molekuly kyseliny pyrohroznové (pyruvát; v aerobním režimu, tj. V přítomnosti kyslíku) nebo kyseliny mléčné ( laktát, v anaerobním režimu nebo bez kyslíku). Volná energie uvolněná během této cesty se používá k tvorbě makroergických vazeb v ATP. Glykolýza v aerobním režimu má 10 enzymatických reakcí. V anaerobním režimu dochází k další 11. reakci.
Glykolýza může být rozdělena do dvou fází:
1. Fáze 1 (přípravná fáze): během této fáze se glukóza dvakrát fosforyluje a rozkládá na dvě molekuly glyceraldehyd-3-fosfátu. V této fázi se spotřebují 2 molekuly ATP.
2. Fáze 2 (fáze tvorby ATP): dvě molekuly glyceraldehyd-3-fosfátu jsou převedeny na pyruvát za vzniku 4 ATP a 2 NADH, které v přítomnosti elektronů přenášejících kyslík do dýchacího řetězce tvoří dalších 6 molekul ATP. V nepřítomnosti kyslíku se NADH podílí na redukci pyruvátu na laktát, zatímco oxiduje na NAD +.
Glukóza jako nejdůležitější metabolit metabolismu sacharidů. Obecné schéma zdrojů a způsobů spotřeby glukózy v těle.
Nejběžnějším živočišným sacharidem je glukóza. To je ve formě glukózy, že většina sacharidů potravin vstupuje do krve. Sacharidy v játrech jsou přeměněny na glukózu, když všechny ostatní sacharidy mohou být tvořeny z glukózy. Glukóza se používá jako hlavní druh paliva v savčích tkáních. Tudíž hraje roli pojiva mezi energetickými a plastickými funkcemi sacharidů. Zdrojem sacharidů v těle jsou sacharidy potravin - hlavně škrob a glykogen, stejně jako sacharóza a laktóza. Kromě toho, glukóza může být tvořena v těle z aminokyselin, stejně jako z glycerolu, který je součástí tuku.
Hlavními zdroji glukózy jsou: - potraviny
- rozpad polysacharidu podporujícího glykogen
- syntéza glukózy z prekurzorů sacharidů (zejména z glykogenních aminokyselin) - glukoneogeneze.
Hlavní způsoby spotřeby glukózy:
1) tvorba energie v aerobní a anaerobní oxidaci glukózy
2) přeměnu na jiné monosacharidy
3) konverze na glykogen a heteropolysacharidy
4) přeměna na tuk, některé aminokyseliny atd.
49. Aerobní rozklad je hlavní cestou katabolismu glukózy u lidí a jiných aerobních organismů. Sled reakcí na tvorbu pyruvátu (aerobní glykolýza).
Schéma využití glukózy v těle
Úloha metabolismu sacharidů. Zdroje glukózy a způsoby jejího použití v těle.
49. Zjednodušené schéma hydrolýzy škrobu a glykogenu v těle zvířete.
50. Glykolýza a její hlavní fáze. Hodnota glykolýzy.
Esence, celkové reakce a účinnost glykolýzy.
Úloha metabolismu sacharidů. Zdroje glukózy a způsoby jejího použití v těle.
Hlavní úloha sacharidů je dána jejich energetickou funkcí.
Glukóza (ze starověkého řeckého γλυκύς sladkého) (C6H12O6), nebo hroznový cukr je bílá nebo bezbarvá látka bez zápachu, která má sladkou chuť, rozpustná ve vodě. Třtinový cukr je o 25% sladší než glukóza. Glukóza je pro člověka nejdůležitějším sacharidem. U lidí a zvířat je glukóza hlavním a nejuniverzálnějším zdrojem energie pro zajištění metabolických procesů. Glukóza je uložena ve zvířatech ve formě glykogenu, v rostlinách - ve formě škrobu.
Zdroje glukózy
Za normálních podmínek jsou sacharidy pro člověka hlavním zdrojem sacharidů. Denní požadavek na sacharidy je asi 400 g. V procesu asimilace potravin jsou všechny exogenní uhlovodíkové polymery rozděleny na monomery, pouze monosacharidy a jejich deriváty jsou uvolňovány do vnitřního prostředí těla.
Krevní glukóza je přímým zdrojem energie v těle. Rychlost jeho rozkladu a oxidace, stejně jako schopnost rychlého vytěžení z depa, zajišťují nouzovou mobilizaci energetických zdrojů s rychle rostoucími náklady na energii v případech emocionálního vzrušení, intenzivního svalového zatížení atd.
Hladina glukózy v krvi je 3,3-5,5 mmol / l (60-100 mg%) a je nejvýznamnější homeostatickou konstantou organismu. Zvláště citlivý na snížení hladiny glukózy v krvi (hypoglykémie) je centrální nervový systém. Menší hypoglykémie se projevuje celkovou slabostí a únavou. S poklesem glukózy v krvi na 2,2–1,7 mmol / l (40–30 mg%) se vyvinuly křeče, delirium, ztráta vědomí a vegetativní reakce: zvýšené pocení, změny v lumen kožních cév atd. jméno "hypoglycemic coma". Zavedení glukózy do krve tyto poruchy rychle eliminuje.
Energetická role glukózy.
1. V buňkách se jako zdroj energie používá glukóza. Hlavní část glukózy, po absolvování řady transformací, je věnována syntéze ATP v procesu oxidační fosforylace. Více než 90% sacharidů se spotřebuje na výrobu energie během glykolýzy.
2. Další způsob energetického využití glukózy - bez tvorby ATP. Tato cesta se nazývá pentóza fosfát. V játrech tvoří asi 30% konverze glukózy, v tukových buňkách je o něco více. Tato energie je spotřebována pro tvorbu NADP, který slouží jako donor vodíku a elektronů nezbytných pro syntetické procesy - tvorbu nukleových a žlučových kyselin, steroidní hormony.
3. K přeměně glukózy na glykogen nebo tuk dochází v buňkách jater a tukové tkáně. Když jsou zásoby sacharidů nízké, například pod tlakem, vyvíjí se gluneogeneze - syntéza glukózy z aminokyselin a glycerolu.
Schéma využití glukózy v těle
Metabolismus sacharidů v lidském těle se skládá z následujících procesů:
1. Trávení v trávicím traktu poly- a disacharidů dodávaných s potravou monosacharidům, další absorpce monosacharidů ze střeva do krve.
2. Syntéza a rozklad glykogenu ve tkáních (glykogeneze a glykogenolýza), zejména v játrech.
Glykogen je hlavní formou ukládání glukózy ve zvířecích buňkách. U rostlin se stejná funkce provádí škrobem. Strukturálně je glykogen, podobně jako škrob, rozvětveným polymerem glukózy. Nicméně, glykogen je více rozvětvený a kompaktní. Větvení poskytuje rychlé uvolnění, když glykogen rozkládá velký počet terminálních monomerů.
-je hlavní formou ukládání glukózy ve zvířecích buňkách
-tvoří rezervu energie, kterou lze rychle mobilizovat, pokud je to nezbytné pro kompenzaci náhlého nedostatku glukózy
Obsah glykogenu v tkáních:
-Je uložen ve formě granulí v cytoplazmě v mnoha typech buněk (zejména jater a svalů).
-Pouze glykogen uložený v jaterních buňkách může být zpracován na glukózu, aby vyživoval celé tělo. Celková hmotnost glykogenu v játrech může u dospělých dosáhnout 100-120 gramů
-Jaterní glykogen se nikdy nerozpadá úplně.
-Ve svalech se glykogen zpracovává na glukóza-6-fosfát, výhradně pro místní spotřebu. Ve svalech glykogenu se hromadí nejvýše 1% celkové svalové hmoty.
-Malé množství glykogenu se nachází v ledvinách a ještě méně v gliových mozkových buňkách a leukocytech.
Syntéza a rozklad glykogenu se neotáčí do sebe, tyto procesy probíhají různými způsoby.
Molekula glykogenu obsahuje až 1 milion zbytků glukózy, proto je při syntéze spotřebováno značné množství energie. Potřeba konvertovat glukózu na glykogen je způsobena skutečností, že akumulace významného množství glukózy v buňce by vedla ke zvýšení osmotického tlaku, protože glukóza je vysoce rozpustná látka. Naopak glykogen je v buňce obsažen ve formě granulí a je mírně rozpustný.
Glykogen je syntetizován v období trávení (během 1-2 hodin po požití sacharidových potravin). Glykogeneze se vyskytuje zvláště intenzivně v játrech a kosterních svalech.
Pro zahrnutí 1 glukózového zbytku do glykogenového řetězce se použije 1 ATP a 1 UTP.
Hlavní aktivátor - hormon inzulín
Aktivuje se v intervalech mezi jídly a během fyzické práce, kdy se hladina glukózy v krvi snižuje (relativní hypoglykémie).
Hlavní aktivátoři rozpadu:
v játrech - hormonu glukagonu
ve svalech - hormon adrenalinu
Zjednodušené schéma hydrolýzy škrobu a glykogenu v těle zvířete.
3. Pentose fosfátová cesta (pentózový cyklus) je anaerobní cestou přímé oxidace glukózy.
Podél této cesty nechodí více než 25-30% glukózy vstupující do buněk
Výsledná rovnice cesty fosforečnanu pentózy:
6 molekuly glukózy + 12 NADP → 5 molekul glukózy + 6 СО2 + 12 NADPH2
Biologická úloha cesty fosforečnanu pentózy u dospělé osoby je vykonávat dvě důležité funkce:
Je dodavatelem pentóz, které jsou nezbytné pro syntézu nukleových kyselin, koenzymů, makroergů pro plastické účely.
· Slouží jako zdroj NADPH2, který se používá k:
1. restorativní syntézy steroidních hormonů, mastných kyselin
2. aktivně se podílí na neutralizaci toxických látek v játrech
4. Glykolýza - rozpad glukózy. Zpočátku tento termín znamenal pouze anaerobní fermentaci, která kulminuje tvorbou kyseliny mléčné (laktátu) nebo ethanolu a oxidu uhličitého. V současné době je pojem "glykolýza" používán v širším měřítku k popisu rozkladu glukózy, procházející tvorbou glukóza-6-fosfátu, fruktózo-difosfátu a pyruvátu jak v nepřítomnosti, tak v přítomnosti kyslíku. V posledně uvedeném případě se používá termín "aerobní glykolýza", na rozdíl od "anaerobní glykolýzy", která vede k tvorbě kyseliny mléčné nebo laktátu.
Glykolýza
Malá, nenabitá molekula glukózy je schopna difundovat přes buňku difuzí. Aby glukóza zůstala v buňce, musí být převedena na nabitou formu (obvykle glukóza-6-fosfát). Tato reakce se nazývá blokování nebo blokování.
Další způsoby použití glukóza-6-fosfátu v buňkách:
-Glykolýza a kompletní aerobní oxidace glukózy
-Pentose fosfátový cyklus (částečná oxidace glukózy na pentózy)
-Syntéza glykogenu atd.
Glykolýza se vyskytuje v cytoplazmě buněk. Konečným produktem tohoto kroku je kyselina pyrohroznová.
ANAEROBICKÝ GLYKOLÝZA - proces štěpení glukózy s tvorbou konečného produktu laktátu přes pyruvát. To teče bez použití kyslíku a proto nezávisí na práci mitochondriálního dýchacího řetězce.
Tekoucí ve svalech při intenzivním zatížení, v prvních minutách svalové práce, v erytrocytech (ve kterých chybí mitochondrie), stejně jako v různých orgánech za podmínek omezeného přísunu kyslíku, včetně nádorových buněk. Tento proces slouží jako indikátor zvýšeného podílu buněčného dělení s nedostatečným zajištěním jejich systému cév.
1. Přípravná fáze (náklady na dvě molekuly ATP)
Enzymy: glukokinázy; fosfofruktoizomeráza;
2. Stádium tvorby triosis (štěpení glukózy na 2 tři uhlíkové fragmenty)
Fruktóza-1,6-difosfát → 2 glyceroaldehyd-3-fosfát
3. Oxidační stadium glykolýzy (dává 4 mol ATP na 1 mol glukózy)
2 glyceroaldehyd-3-fosfát + 2 NAD + → 2 PVK +2 ATP
2 PVK + 2 NADH * H + → 2 laktát + 2 NAD +
2NAD dává 6 ATP
Tato metoda syntézy ATP, prováděná bez účasti tkáňového dýchání, a tedy bez spotřeby kyslíku, poskytovaná rezervní energií substrátu, se nazývá anaerobní nebo substrátová fosforylace.
To je nejrychlejší způsob, jak získat ATP. Je třeba poznamenat, že v počátečních stadiích jsou dvě molekuly ATP spotřebovány pro aktivaci glukózy a fruktóza-6-fosfátu. Výsledkem je, že konverze glukózy na pyruvát je doprovázena syntézou osmi ATP molekul.
Obecná rovnice pro glykolýzu je:
Glukóza + O2 + 8ADF + 8H3PO4 → 2 Pyruvát + 2H2O + 8 ATP,
Or
1. Glykolýza je mitochondriálně nezávislá cesta pro produkci ATP v cytoplazmě (2 mol ATP na 1 mol glukózy). Základní fyziologický význam - využití energie, která se uvolňuje při tomto procesu syntézy ATP. Metabolity glykolýzy se používají k syntéze nových sloučenin (nukleosidů; aminokyselin: serinu, glycinu, cysteinu).
2. Pokud glykolýza pokračuje k laktátu, pak NAD + „regenerace“ nastává bez účasti tkáňového dýchání.
3. V buňkách, které neobsahují mitochondrie (erytrocyty, spermie), je glykolýza jedinou cestou, jak syntetizovat ATP
4. Když jsou mitochondrie otráveny oxidem uhelnatým a jinými dýchacími jedy, glykolýza umožňuje přežití
1. Rychlost glykolýzy klesá, pokud glukóza nevstoupí do buňky (regulace množstvím substrátu), brzy však začne rozklad glykogenu a obnovuje se rychlost glykolýzy.
2. AMP (nízkoenergetický signál)
3. Regulace glykolýzy hormony. Stimulující glykolýza: Inzulín, adrenalin (stimuluje rozklad glykogenu; ve svalech vzniká glukóza-6 fosfát a substrát aktivuje glykolýza). Inhibuje glykolýzu: Glukagon (potlačuje gen pyruvát kinázy; překládá pyruvát kinázu do neaktivní formy)
Význam anaerobní glykolýzy je stručný
- V podmínkách intenzivní svalové práce, během hypoxie (například intenzivní běh na 200 m po dobu 30 s) dochází k dočasnému rozkladu sacharidů za anaerobních podmínek
- Molekuly NADH nemohou darovat svůj vodík, protože dýchací řetězec v mitochondriích „nefunguje“
- V cytoplazmě je dobrým akceptorem vodíku pyruvát, finální produkt prvního stupně.
- V klidu přichází po intenzivní svalové práci do buňky kyslík.
- To vede k "spuštění" dýchacího řetězce.
- V důsledku toho se anaerobní glykolýza automaticky inhibuje a přepne na aerobní, energeticky účinnější
- Inhibice anaerobní glykolýzy kyslíkem vstupujícím do buňky se nazývá PASTER EFFECT.
VELKÝ EFEKT. Jedná se o respirační depresi (O2a) anaerobní glykolýzu, tj. dochází k přechodu z aerobní glykolýzy na anaerobní oxidaci. Pokud jsou tkaniny dodávány s O2, pak 2NADN2, oxidace vytvořená v průběhu centrální reakce je oxidována v dýchacím řetězci, proto se PVC nekládá na laktát, ale na acetyl CoA, který je zapojen do cyklu TCA.
První fáze rozkladu sacharidů - anaerobní glykolýza - je téměř reverzibilní. Z pyruvátu, stejně jako z laktátu vznikajícího v anaerobních podmínkách (kyselina mléčná), lze syntetizovat glukózu az ní glykogen.
Podobnost anaerobní a aerobní glykolýzy spočívá ve skutečnosti, že tyto procesy probíhají stejným způsobem s účastí stejných enzymů před tvorbou PVC.
KOMPLETNÍ OXIDACE AEROBICKÉ GLUCÓZY (PAOG):
Vzhledem k aktivitě mitochondrií je možné zcela oxidovat glukózu na oxid uhličitý a vodu.
V tomto případě je glykolýza prvním krokem v oxidačním metabolismu glukózy.
Před začleněním mitochondrií do PAOG by měl být glykolytický laktát přeměněn na PVC.
1. Glykolýza s následnou přeměnou 2 mol laktátu na 2 mol PVA a transport protonů do mitochondrií
2. Oxidační dekarboxylace 2 molů pyruvátu v mitochondriích s tvorbou 2 molů acetylCoA
3. Spalování acetylového zbytku v Krebsově cyklu (2 otočky Krebsova cyklu)
4. Respirace tkáně a oxidační fosforylace: NADH * H + a FADH2, generované v Krebsově cyklu, oxidační dekarboxylace pyruvátu a transfery přes kyvadlovou malátku z cytoplazmy.
Fáze katabolismu na příkladu PAOG:
-Glykolýza, transport protonů do mitochondrií (I. stadium),
- oxidační dekarboxylace pyruvátu (stupeň II)
-Krebsův cyklus - etapa III
-Respirace tkáně a konjugovaná oxidační fosforylace - Stupeň IV (mitochondriální syntéza ATP)
Ii. Během druhé fáze se oxid uhličitý a dva atomy vodíku štěpí z kyseliny pyrohroznové. Rozdělené atomy vodíku v respiračním řetězci se přenášejí na kyslík současnou syntézou ATP. Kyselina octová se tvoří z pyruvátu. Spojuje se se speciální látkou, koenzymem A.
Tato látka je nosičem kyselých zbytků. Výsledkem tohoto procesu je tvorba látky acetylkoenzym A. Tato látka má vysokou chemickou aktivitu.
Konečná rovnice druhé etapy:
СЗН4ОЗ + 1 / 2О2 + HSKoA + 3 ADP + 3 НзРО4 - СНз- С
SKoA + CO2 + H2O + 3ATF
Pyruvát koenzym A acetyl CoA
Acetylkoenzym A podléhá další oxidaci v cyklu trikarboxylové kyseliny (Krebsův cyklus) a převádí se na CO2 a H20.
Iii. Toto je třetí etapa. Vzhledem k uvolněné energii v této fázi se také provádí syntéza ATP.
Cyklus trikarboxylové kyseliny (TCA) je posledním stupněm katabolismu nejen sacharidů, ale všech ostatních tříd organických sloučenin. To je dáno tím, že rozklad sacharidů, tuků a aminokyselin produkuje běžný meziprodukt, kyselinu octovou, spojenou s jejím nosičem, koenzymem A, ve formě acetylkoenzymu A.
Krebsův cyklus se vyskytuje v mitochondriích s povinnou spotřebou kyslíku a vyžaduje fungování tkáňového dýchání.
První reakcí cyklu je interakce acetylkoenzymu A s kyselinou šťavelovou-octovou (SCHUK) s tvorbou kyseliny citrónové.
Kyselina citrónová obsahuje tři karboxylové skupiny, tj. Trikarboxylovou kyselinu, která způsobila název tohoto cyklu.
Tyto reakce se proto nazývají cyklus kyseliny citrónové. Vytváření řady meziproduktových trikarboxylových kyselin, kyselina citrónová se opět transformuje na kyselinu šťavelovou-octovou a cyklus se opakuje. Výsledkem těchto reakcí je tvorba štěpeného vodíku, který po průchodu dýchacím řetězcem tvoří vodu s kyslíkem. Přenos každého páru atomů vodíku na kyslík je provázen syntézou tří molekul ATP. Celkem oxidace jedné molekuly acetylkoenzymu A syntetizuje 12 ATP molekul.
Konečná Krebsova rovnice (třetí etapa):
SKoA + 2О2 + Н2О + 12АДФ + 12 Н3РО → НSKoA + 2 СО2 + Н2О + 12АТФ
Schematicky, Krebsův cyklus může být reprezentován takto: t
Výsledkem všech těchto reakcí je 36 ATP molekul. Celkem glykolýza produkuje 38 molekul ATP na molekulu glukózy.
Glukóza + 6 O2 + 38 ADF + 38 H3P04 → 6CO2 + 6 H20 + 38 ATP
Biologická úloha TCA
Krebsův cyklus vykonává integrační, amfibolickou (tj. Katabolickou a anabolickou), energetickou a vodíkovou roli.
1. Integrační úlohou je, že TCA je konečný společný způsob oxidace molekul paliva - sacharidů, mastných kyselin a aminokyselin.
2. Acetyl CoA je oxidován v cyklu TCA - to je katabolická úloha.
3. Anabolická role cyklu spočívá v tom, že dodává meziprodukty pro biosyntetické procesy. Například oxaloacetát se používá pro syntézu aspartátu, a-ketoglutarátu pro tvorbu glutamátu a sukcinyl-CoA pro syntézu hemu.
4. Jedna molekula ATP se tvoří v CTC na úrovni fosforylace substrátu - to je energetická role.
5. Donor vodíku spočívá ve skutečnosti, že CTC poskytuje se sníženými koenzymy NADH (H +) a FADH2 dýchací řetězec, ve kterém dochází k oxidaci vodíku těchto koenzymů na vodu, ve spojení se syntézou ATP. Během oxidace jedné molekuly acetyl-CoA v cyklu TCA se tvoří 3 NADH (H +) a 1 FADH2.
Fáze IV. Respirace tkáně a konjugovaná oxidační fosforylace (mitochondriální syntéza ATP)
To je přenos elektronů z redukovaných nukleotidů na kyslík (přes dýchací řetězec). Je doprovázen tvorbou konečného produktu - molekuly vody. Tento transport elektronů je spojen se syntézou ATP v procesu oxidační fosforylace.
Oxidace organické hmoty v buňkách, doprovázená spotřebou kyslíku a syntézou vody, se nazývá tkáňové dýchání a řetězec přenosu elektronů (CPE) se nazývá dýchací řetězec.
Vlastnosti biologické oxidace:
1. Průtok při tělesné teplotě;
2. V přítomnosti H20;
3. Postupně proudí přes četná stádia za účasti nosičů enzymů, které snižují aktivační energii, dochází k poklesu volné energie, což má za následek uvolňování energie po částech. Oxidace proto není doprovázena zvýšením teploty a nevede k výbuchu.
Elektrony vstupující do CPE, jak se pohybují z jednoho nosiče na druhý, ztrácejí volnou energii. Velká část této energie je uložena v ATP a některé jsou rozptýleny jako teplo.
Přenos elektronů z oxidovaných substrátů na kyslík probíhá v několika stupních. Zahrnuje velký počet mezilehlých nosičů, z nichž každý je schopen připojit elektrony z předchozího nosiče a přenést na další. Vzniká tak řetězec redox reakcí, což má za následek redukci O2 a syntézu H20.
Transport elektronů v dýchacím řetězci je konjugován (spojen) s tvorbou protonového gradientu nezbytného pro syntézu ATP. Tento proces se nazývá oxidační fosforylace. Jinými slovy, oxidační fosforylace je proces, ve kterém je energie biologické oxidace přeměněna na chemickou energii ATP.
Funkce dýchacího řetězce - využití redukovaných respiračních vektorů vzniklých v reakcích metabolické oxidace substrátů (zejména v cyklu trikarboxylové kyseliny). Každá oxidační reakce v souladu s množstvím uvolněné energie je „ošetřena“ odpovídajícím respiračním nosičem: NADF, NAD nebo FAD. V dýchacím řetězci jsou protony a elektrony rozlišeny: zatímco protony jsou transportovány přes membránu, vytvářejí ΔpH, elektrony se pohybují podél nosného řetězce z ubichinonu na cytochrom oxidázu, čímž se vytváří rozdíl elektrického potenciálu potřebný pro tvorbu ATP protonovou ATP syntázou. Tudíž tkáňové dýchání „nabíjí“ mitochondriální membránu a oxidační fosforylace „vybíjí“.
RESPIRAČNÍ KONTROLA
Přenos elektronů přes syntézu CPE a ATP je úzce spjat, tj. vyskytovat pouze současně a synchronně.
Se zvýšením spotřeby ATP v buňce se zvyšuje množství ADP a jeho příliv do mitochondrií. Zvýšení koncentrace ADP (substrát ATP syntázy) zvyšuje rychlost syntézy ATP. Rychlost syntézy ATP tedy přesně odpovídá potřebám energie buňky. Zrychlení tkáňové respirace a oxidační fosforylace se zvyšujícími se koncentracemi ADP se nazývá respirační kontrola.
V reakcích CPE není část energie přeměněna na energii makroergických vazeb ATP, ale je rozptylována jako teplo.
Rozdíl v elektrických potenciálech na mitochondriální membráně vytvořený respiračním řetězcem, který působí jako molekulární vodič elektronů, je hnací silou pro tvorbu ATP a dalších typů užitečné biologické energie. Tento koncept přeměny energie v živých buňkách byl předložen P. Mitchellem v roce 1960, aby vysvětlil molekulární mechanismus konjugace transportu elektronů a tvorby ATP v dýchacím řetězci a rychle získal mezinárodní uznání. Za rozvoj výzkumu v oblasti bioenergie získal P. Mitchell v roce 1978 Nobelovu cenu. V roce 1997 obdrželi P. Boyer a J. Walker Nobelovu cenu za objasnění molekulárních mechanismů působení hlavního enzymu bioenergie, protonové ATP syntázy.
Výpočet výkonu PAOG ve stupních:
Glykolýza - 2 ATP (fosforylace substrátu)
Přenos protonů na mitochondrie - 2 NADH * H + = 6 ATP
Oxidační dekarboxylace 2 mol PVA - 2 NADH * H + = 6 ATP
Krebsův cyklus (včetně TD a OF) - 12 * 2 = 24 mol ATP během spalování 2 acetylových zbytků
CELKEM: 38 mol ATP s úplným spalováním 1 mol glukózy
1) poskytuje vazbu mezi dýchacími substráty a Krebsovým cyklem;
2) zásobování dvou molekul ATP a dvou molekul NADH pro potřeby buňky během oxidace každé molekuly glukózy (za podmínek anoxie se zdá, že glykolýza je hlavním zdrojem ATP v buňce);
3) produkuje meziprodukty pro syntetické procesy v buňce (například fosfoenolpyruvát, nezbytný pro tvorbu fenolových sloučenin a ligninu);
4) v chloroplastech poskytuje přímou cestu syntézy ATP, nezávisle na dodávce NADPH; Kromě toho, prostřednictvím glykolýzy v chloroplastech, je uložený škrob metabolizován na triosu, která je pak exportována z chloroplastu.
Účinnost glykolýzy je 40%.
5. Interkonverze hexóz
6. Glukoneogeneze - tvorba sacharidů z nekarbohydrátových produktů (pyruvát, laktát, glycerol, aminokyseliny, lipidy, proteiny atd.).