Pada artikel ini, kita akan melihat bagaimana glukosa dioksidasi. Karbohidrat adalah senyawa dari jenis polihidroksikarbonil, serta turunannya. Fitur karakteristik adalah adanya gugus aldehida atau keton dan setidaknya dua gugus hidroksil.
Menurut strukturnya, karbohidrat dibagi menjadi monosakarida, polisakarida, oligosakarida.
Monosakarida
Monosakarida adalah karbohidrat paling sederhana yang tidak dapat dihidrolisis. Bergantung pada kelompok mana yang ada dalam komposisi - aldehida atau keton, aldosa diisolasi (termasuk galaktosa, glukosa, ribosa) dan ketosa (ribulosa, fruktosa).
Oligosakarida
Oligosakarida adalah karbohidrat yang komposisinya terdiri dari dua hingga sepuluh residu yang berasal dari monosakarida, dihubungkan oleh ikatan glikosidik. Tergantung pada jumlah residu monosakarida, disakarida, trisakarida, dan sebagainya dibedakan. Apa yang terbentuk ketika glukosa dioksidasi? Ini akan dibahas nanti.
Polisakarida
Polisakaridaadalah karbohidrat yang mengandung lebih dari sepuluh residu monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik. Jika komposisi polisakarida mengandung residu monosakarida yang sama, maka disebut homopolisakarida (misalnya, pati). Jika residu tersebut berbeda, maka dengan heteropolisakarida (misalnya, heparin).
Apa pentingnya oksidasi glukosa?
Fungsi karbohidrat dalam tubuh manusia
Karbohidrat melakukan fungsi utama berikut:
- Energi. Karbohidrat sangat penting fungsinya, karena berfungsi sebagai sumber energi utama dalam tubuh. Sebagai hasil dari oksidasi mereka, lebih dari setengah kebutuhan energi seseorang terpenuhi. Sebagai hasil dari oksidasi satu gram karbohidrat, 16,9 kJ dilepaskan.
- Reservasi. Glikogen dan pati adalah bentuk penyimpanan nutrisi.
- Struktural. Selulosa dan beberapa senyawa polisakarida lainnya membentuk kerangka yang kuat pada tumbuhan. Juga, mereka, dalam kombinasi dengan lipid dan protein, merupakan komponen dari semua biomembran sel.
- Pelindung. Heteropolisakarida asam memainkan peran sebagai pelumas biologis. Mereka melapisi permukaan sendi yang bersentuhan dan bergesekan satu sama lain, selaput lendir hidung, saluran pencernaan.
- Antikoagulan. Karbohidrat seperti heparin memiliki sifat biologis yang penting, yaitu mencegah pembekuan darah.
- Karbohidrat adalah sumber karbon yang diperlukan untuk sintesis protein, lipid, dan asam nukleat.
Bagi tubuh, sumber utama karbohidrat adalah karbohidrat makanan - sukrosa, pati, glukosa, laktosa). Glukosa dapat disintesis di dalam tubuh sendiri dari asam amino, gliserol, laktat dan piruvat (glukoneogenesis).
Glikolisis
Glikolisis adalah salah satu dari tiga kemungkinan bentuk proses oksidasi glukosa. Dalam proses ini, energi dilepaskan, yang selanjutnya disimpan dalam ATP dan NADH. Salah satu molekulnya terurai menjadi dua molekul piruvat.
Proses glikolisis terjadi di bawah aksi berbagai zat enzimatik, yaitu katalis yang bersifat biologis. Zat pengoksidasi yang paling penting adalah oksigen, tetapi perlu dicatat bahwa proses glikolisis dapat dilakukan tanpa adanya oksigen. Jenis glikolisis ini disebut anaerobik.
Glikolisis tipe anaerobik adalah proses bertahap dari oksidasi glukosa. Dengan glikolisis ini, oksidasi glukosa tidak terjadi sepenuhnya. Jadi, selama oksidasi glukosa, hanya satu molekul piruvat yang terbentuk. Dalam hal manfaat energi, glikolisis anaerobik kurang bermanfaat daripada aerobik. Namun, jika oksigen masuk ke dalam sel, maka glikolisis anaerobik dapat diubah menjadi aerobik, yang merupakan oksidasi lengkap glukosa.
Mekanisme glikolisis
Glikolisis memecah glukosa enam karbon menjadi dua molekul piruvat tiga karbon. Seluruh proses dibagi menjadi lima tahap persiapan dan lima lagi, di mana ATP disimpanenergi.
Dengan demikian, glikolisis berlangsung dalam dua tahap, yang masing-masing dibagi menjadi lima tahap.
Tahap 1 dari reaksi oksidasi glukosa
- Tahap pertama. Langkah pertama adalah fosforilasi glukosa. Aktivasi sakharida terjadi melalui fosforilasi pada atom karbon keenam.
- Tahap kedua. Ada proses isomerisasi glukosa-6-fosfat. Pada tahap ini, glukosa diubah menjadi fruktosa-6-fosfat oleh katalitik phosphoglucoisomerase.
- Tahap ketiga. Fosforilasi fruktosa-6-fosfat. Pada tahap ini, pembentukan fruktosa-1,6-difosfat (juga disebut aldolase) terjadi di bawah pengaruh fosfofruktokinase-1. Ini terlibat dalam menemani gugus fosforil dari asam adenosin trifosfat ke molekul fruktosa.
- Tahap keempat. Pada tahap ini terjadi pembelahan aldolase. Akibatnya, dua molekul triosa fosfat terbentuk, khususnya ketosa dan eldosa.
- Tahap kelima. Isomerisasi triosa fosfat. Pada tahap ini, gliseraldehida-3-fosfat dikirim ke tahap pemecahan glukosa berikutnya. Dalam hal ini, transisi dihidroksiaseton fosfat menjadi bentuk gliseraldehida-3-fosfat terjadi. Transisi ini dilakukan di bawah aksi enzim.
- Tahap keenam. Proses oksidasi gliseraldehida-3-fosfat. Pada tahap ini, molekul dioksidasi dan kemudian difosforilasi menjadi difosfogliserat-1, 3.
- Tahap ketujuh. Langkah ini melibatkan transfer gugus fosfat dari 1,3-difosfogliserat ke ADP. Hasil akhir dari langkah ini adalah 3-fosfogliseratdan ATP.
Tahap 2 - oksidasi lengkap glukosa
- Tahap kedelapan. Pada tahap ini, transisi 3-fosfogliserat menjadi 2-fosfogliserat dilakukan. Proses transisi dilakukan di bawah aksi enzim seperti fosfogliserat mutase. Reaksi kimia oksidasi glukosa ini berlangsung dengan kehadiran wajib magnesium (Mg).
- Tahap kesembilan. Pada tahap ini terjadi dehidrasi 2-fosfogliserat.
- Tahap kesepuluh. Ada transfer fosfat yang diperoleh sebagai hasil dari langkah sebelumnya menjadi PEP dan ADP. Fosfoenulpirovat ditransfer ke ADP. Reaksi kimia seperti itu dimungkinkan dengan adanya ion magnesium (Mg) dan kalium (K).
Dalam kondisi aerobik, seluruh proses menjadi CO2 dan H2O. Persamaan untuk oksidasi glukosa terlihat seperti ini:
S6N12O6+ 6O2 → 6CO2+ 6H2O + 2880 kJ/mol.
Dengan demikian, tidak ada akumulasi NADH di dalam sel selama pembentukan laktat dari glukosa. Ini berarti bahwa proses seperti itu bersifat anaerobik, dan dapat berlangsung tanpa adanya oksigen. Ini adalah oksigen yang merupakan akseptor elektron terakhir yang ditransfer oleh NADH ke rantai pernapasan.
Dalam proses menghitung keseimbangan energi reaksi glikolitik, harus diperhitungkan bahwa setiap langkah pada tahap kedua diulang dua kali. Dari sini kita dapat menyimpulkan bahwa dua molekul ATP dihabiskan pada tahap pertama, dan 4 molekul ATP terbentuk selama tahap kedua melalui fosforilasi.jenis substrat. Artinya, sebagai hasil oksidasi setiap molekul glukosa, sel mengakumulasi dua molekul ATP.
Kami melihat oksidasi glukosa oleh oksigen.
Jalur oksidasi glukosa anaerobik
Oksidasi aerobik adalah proses oksidasi di mana energi dilepaskan dan berlangsung dengan adanya oksigen, yang bertindak sebagai akseptor terakhir hidrogen dalam rantai pernapasan. Donor molekul hidrogen adalah bentuk tereduksi dari koenzim (FADH2, NADH, NADPH), yang terbentuk selama reaksi antara oksidasi substrat.
Proses oksidasi glukosa tipe dikotomi aerobik adalah jalur utama katabolisme glukosa dalam tubuh manusia. Jenis glikolisis ini dapat dilakukan di semua jaringan dan organ tubuh manusia. Hasil dari reaksi ini adalah pemecahan molekul glukosa menjadi air dan karbon dioksida. Energi yang dilepaskan kemudian akan disimpan dalam ATP. Proses ini secara kasar dapat dibagi menjadi tiga tahap:
- Proses pengubahan molekul glukosa menjadi sepasang molekul asam piruvat. Reaksi terjadi di sitoplasma sel dan merupakan jalur spesifik untuk pemecahan glukosa.
- Proses pembentukan asetil-KoA sebagai hasil dekarboksilasi oksidatif asam piruvat. Reaksi ini berlangsung di mitokondria seluler.
- Proses oksidasi asetil-KoA dalam siklus Krebs. Reaksi berlangsung di mitokondria seluler.
Pada setiap tahap proses ini,bentuk koenzim tereduksi yang dioksidasi oleh kompleks enzim rantai respirasi. Akibatnya, ATP terbentuk ketika glukosa dioksidasi.
Pembentukan koenzim
Koenzim, yang terbentuk pada tahap kedua dan ketiga glikolisis aerobik, akan dioksidasi langsung di mitokondria sel. Sejalan dengan ini, NADH, yang dibentuk dalam sitoplasma sel selama reaksi tahap pertama glikolisis aerobik, tidak memiliki kemampuan untuk menembus membran mitokondria. Hidrogen ditransfer dari NADH sitoplasma ke mitokondria seluler melalui siklus shuttle. Di antara siklus ini, yang utama dapat dibedakan - malat-aspartat.
Kemudian, dengan bantuan NADH sitoplasma, oksaloasetat direduksi menjadi malat, yang selanjutnya memasuki mitokondria seluler dan kemudian dioksidasi untuk mereduksi NAD mitokondria. Oksaloasetat kembali ke sitoplasma sel sebagai aspartat.
Bentuk glikolisis yang dimodifikasi
Glikolisis juga dapat disertai dengan pelepasan 1, 3 dan 2, 3-bifosfogliserat. Pada saat yang sama, 2,3-bifosfogliserat di bawah pengaruh katalis biologis dapat kembali ke proses glikolisis, dan kemudian mengubah bentuknya menjadi 3-fosfogliserat. Enzim ini memainkan berbagai peran. Misalnya, 2, 3-bifosfogliserat, ditemukan dalam hemoglobin, meningkatkan transfer oksigen ke jaringan, sambil berkontribusi pada disosiasi dan penurunan afinitas oksigen dan sel darah merah.
Kesimpulan
Banyak bakteri dapat mengubah bentuk glikolisis pada berbagai tahapnya. Dalam hal ini, dimungkinkan untuk mengurangi jumlah totalnya atau memodifikasi tahapan ini sebagai akibat dari aksi berbagai senyawa enzimatik. Beberapa anaerob memiliki kemampuan untuk menguraikan karbohidrat dengan cara lain. Kebanyakan termofil hanya memiliki dua enzim glikolitik, khususnya enolase dan piruvat kinase.
Kami melihat bagaimana glukosa dioksidasi dalam tubuh.
