Từ quan điểm hóa học, glucose là một loại đường sáu carbon và do đó rơi vào loại hexose.
Hầu hết các loại đường phức tạp có trong thức ăn được phân cắt và khử thành glucose và carbohydrate đơn giản khác.
Trên thực tế, glucose thu được bằng cách thủy phân nhiều carbohydrate, bao gồm sucrose, maltose, cellulose, tinh bột và glycogen.
Gan có thể chuyển đổi các loại đường đơn giản khác như fructose thành glucose.
Bắt đầu từ glucose có thể tổng hợp tất cả các carbohydrate cần thiết cho sự sống của sinh vật.
Mức độ glucose trong máu và các mô được điều chỉnh chính xác bởi một số hormone (insulin và glucagon); glucose dư thừa được lưu trữ trong một số mô, bao gồm cả cơ, dưới dạng glycogen.
Trong chiều sâu:
- glucose là thức ăn (dextrose)
- đường huyết (đường huyết)
- glucose trong nước tiểu (đường niệu)
- Vận chuyển glucose GLUT
- Thay đổi dung nạp glucose
- Xét nghiệm glucose đường uống OGTT
- Chu trình glucose Alanine
- xi-rô glucose
Glycolysis
Con đường chuyển hóa tế bào quan trọng, chịu trách nhiệm chuyển đổi glucose thành các phân tử đơn giản hơn và sản xuất năng lượng dưới dạng adenosine triphosphate (ATP).
Glycolysis là một quá trình hóa học, theo đó một phân tử glucose được tách thành hai phân tử axit pyruvic; phản ứng này dẫn đến việc sản xuất năng lượng, được lưu trữ trong 2 phân tử ATP.
Glycolysis có đặc thù là có thể xảy ra cả khi có mặt và không có oxy, ngay cả trong trường hợp thứ hai, năng lượng được tạo ra ít hơn
- Trong điều kiện hiếu khí, các phân tử axit pyruvic có thể đi vào chu trình Krebs và trải qua một loạt các phản ứng xác định sự thoái hóa hoàn toàn của chúng thành carbon dioxide và nước.
- Tuy nhiên, trong điều kiện yếm khí, các phân tử axit pyruvic bị phân hủy trong các hợp chất hữu cơ khác, chẳng hạn như axit lactic hoặc axit axetic, thông qua quá trình lên men.
Các giai đoạn của Glycolysis
Các sự kiện chính đặc trưng cho quá trình glycolysis là:
phosphoryl hóa glucose: hai nhóm phosphate được thêm vào phân tử glucose, được cung cấp bởi hai phân tử ATP lần lượt trở thành ADP. Glucose 1, 6-diphosphate do đó được hình thành;
chuyển hóa thành fructose 1, 6-diphosphate : glucose 1, 6-diphosphate được chuyển thành fructose 1, 6-diphosphate, một hợp chất trung gian có sáu nguyên tử carbon, lần lượt được chia thành hai hợp chất đơn giản hơn, mỗi hợp chất chứa ba nguyên tử carbon: dihydroxyacetone phosphate và glyceraldehyd 3-phosphate. Dihydroxyacetone phosphate được chuyển đổi thành một phân tử glyceraldehyd 3-phosphate khác;
Sự hình thành axit pyruvic : hai hợp chất với ba nguyên tử carbon đều được chuyển thành axit 1, 3-diphosphoglycerate; sau đó trong phosphoglycerate; sau đó trong phosphoenolpyruvate; cuối cùng, trong hai phân tử axit pyruvic.
Trong các phản ứng này, bốn phân tử ATP và 2 của NADH được tổng hợp.
Đánh giá tình hình
Glycolysis bắt đầu từ một phân tử glucose cho phép thu được:
- sản xuất ròng của 2 phân tử ATP
- sự hình thành của 2 phân tử của một hợp chất, NADH (nicotinamide adenin dinucleotide), hoạt động như một chất vận chuyển năng lượng.
Tầm quan trọng của glycolysis
Ở những sinh vật sống, glycolysis là giai đoạn đầu tiên của quá trình trao đổi chất sản xuất năng lượng; nó cho phép sử dụng glucose và các loại đường đơn giản khác, chẳng hạn như fructose và galactose. Ở người, một số mô, thường có sự trao đổi chất hiếu khí trong điều kiện thiếu oxy đặc biệt, có khả năng lấy được năng lượng nhờ vào bệnh kỵ khí glycolysis. Điều này xảy ra, ví dụ, trong các mô cơ vân phải chịu sự gắng sức mạnh mẽ và kéo dài. Theo cách này, sự linh hoạt của hệ thống sản xuất năng lượng, có thể theo các cách hóa học khác nhau, cho phép cơ thể thỏa mãn nhu cầu của mình. Tuy nhiên, không phải tất cả các mô đều có thể chịu được sự thiếu oxy; cơ tim, ví dụ, có khả năng thực hiện glycolysis thấp hơn, do đó khó khăn hơn để chịu đựng các điều kiện yếm khí.
đào sâu về glycolysis »
Glycolysis kỵ khí
Trong điều kiện vi khuẩn kỵ khí (thiếu oxy), pyruvate được chuyển thành hai phân tử axit lactic với sự giải phóng năng lượng dưới dạng ATP.
Quá trình này, tạo ra 2 phân tử ATP, không thể tồn tại quá 1 hoặc 2 phút vì sự tích tụ axit lactic tạo ra cảm giác mệt mỏi và cản trở sự co cơ.
Với sự hiện diện của oxy, axit lactic được hình thành được chuyển thành axit pyruvic sau đó sẽ được chuyển hóa nhờ vào chu trình Krebs.
Chu kỳ Krebs
Nhóm các phản ứng hóa học diễn ra bên trong tế bào trong quá trình hô hấp tế bào. Những phản ứng này chịu trách nhiệm cho việc chuyển đổi các phân tử đến từ glycolysis thành carbon dioxide, nước và năng lượng. Quá trình này, được ưa chuộng bởi bảy enzyme, còn được gọi là một chu kỳ của axit tricarboxylic hoặc axit citric. Chu trình Krebs hoạt động ở tất cả các loài động vật, thực vật bậc cao và hầu hết các vi khuẩn. Trong các tế bào nhân chuẩn, chu kỳ xảy ra trong một cơ quan tế bào gọi là ty thể. Việc phát hiện ra chu trình này được cho là của nhà hóa sinh người Anh Hans Adolf Krebs, người vào năm 1937 đã mô tả các đoạn chính của nó.
PHẢN ỨNG CHÍNH
Vào cuối quá trình glycolysis, hai phân tử pyruvate được hình thành, chúng xâm nhập vào ty thể và được chuyển thành các nhóm acetyl. Mỗi nhóm acetyl, chứa hai nguyên tử carbon, liên kết với một coenzyme, tạo thành một hợp chất gọi là acetylchenzyme A.
Điều này, đến lượt nó, được kết hợp với một phân tử bốn carbon, oxalacetate, để tạo thành một hợp chất sáu carbon, axit citric. Trong các đoạn liên tiếp của chu trình, phân tử axit citric đang dần được làm lại, do đó mất hai nguyên tử carbon được loại bỏ dưới dạng carbon dioxide. Trong các bước này cũng được giải phóng bốn electron sẽ được sử dụng cho bước cuối cùng của quá trình hô hấp tế bào, phosphoryl hóa oxy hóa.
đào sâu về chu trình Krebs »
Phosphoryl hóa oxy hóa
Giai đoạn thứ ba của quá trình hô hấp tế bào được gọi là quá trình phosphoryl oxy hóa và xảy ra ở mức độ của các ty thể (nếp gấp của màng trong của ty thể). Nó bao gồm việc chuyển các electron của hydro của NADH sang chuỗi vận chuyển (gọi là chuỗi hô hấp), được hình thành bởi các cytochrome, cho đến oxy, đại diện cho sự chấp nhận cuối cùng của các electron. Sự đi qua của các điện tử liên quan đến việc giải phóng năng lượng được lưu trữ trong các liên kết của 36 phân tử adenosine diphosphate (ADP) thông qua liên kết nhóm phốt phát và dẫn đến tổng hợp 36 phân tử ATP. Từ việc khử oxy và các ion H + được hình thành sau khi chuyển electron từ NADH và FADH, các phân tử nước được thêm vào các phân tử được tạo ra bằng chu trình Krebs.
Cơ chế tổng hợp của ATP
Các proton được truyền qua màng bên trong của ty thể trong một quá trình khuếch tán được tạo điều kiện. Do đó enzyme ATP synthetase thu được đủ năng lượng để tạo ra các phân tử ATP, chuyển một nhóm phốt phát sang ADP.
Việc chuyển electron qua chuỗi hô hấp cần có sự can thiệp của các enzyme gọi là dehydrogenase, có chức năng "xé" hydro cho các phân tử của người hiến (FADH và NADH), để chúng tạo ra ion H + và electron cho chuỗi hô hấp ; hơn nữa, quá trình này đòi hỏi sự hiện diện của một số vitamin (đặc biệt là vitamin C, E, K và vitamin B2 hoặc riboflavin).
Điểm của tình huống:
- sự phá hủy glucose bằng con đường hiếu khí (chu trình Krebs) dẫn đến sự hình thành 38 ATP
- sự phá hủy glucose của vi khuẩn kỵ khí (glycolysis) dẫn đến sự hình thành 2 ATP
