Apa yang dipelajari biokimia? Glikolisis adalah proses enzimatik serius pemecahan glukosa yang terjadi pada jaringan hewan dan manusia tanpa menggunakan oksigen. Dialah yang dianggap oleh para ahli biokimia sebagai cara untuk mendapatkan asam laktat dan molekul ATP.
Definisi
Apa itu glikolisis aerobik? Biokimia menganggap proses ini sebagai satu-satunya karakteristik proses organisme hidup yang memasok energi.
Dengan bantuan proses seperti itulah organisme hewan dan manusia dapat melakukan fungsi fisiologis tertentu untuk jangka waktu tertentu dalam kondisi kekurangan oksigen.
Jika proses pemecahan glukosa dilakukan dengan partisipasi oksigen, glikolisis aerobik terjadi.
Apa biokimianya? Glikolisis dianggap sebagai langkah pertama dalam proses oksidasi glukosa menjadi air dan karbon dioksida.
Halaman Sejarah
Istilah "glikolisis" digunakan oleh Lépin pada akhir abad kesembilan belas untuk proses pengurangan glukosa darah yang dikeluarkan dari sistem peredaran darah. Beberapa mikroorganisme memiliki proses fermentasi yang mirip dengan glikolisis. Untuk seperti itutransformasi menggunakan sebelas enzim, yang sebagian besar diisolasi dalam bentuk yang homogen, sangat murni atau kristal, sifat-sifatnya dipelajari dengan baik. Proses ini berlangsung di hialoplasma sel.
Proses spesifik
Bagaimana proses glikolisis? Biokimia adalah ilmu di mana proses ini dianggap sebagai reaksi multi-tahap.
Reaksi enzimatik pertama glikolisis, fosforilasi, dikaitkan dengan transfer ortofosfat menjadi glukosa oleh molekul ATP. Enzim heksokinase bertindak sebagai katalis dalam proses ini.
Produksi glukosa-6-fosfat dalam proses ini dijelaskan oleh pelepasan sejumlah besar energi sistem, yaitu, terjadi proses kimia ireversibel.
Enzim seperti heksokinase bertindak sebagai katalis untuk proses fosforilasi tidak hanya D-glukosa itu sendiri, tetapi juga D-mannosa, D-fruktosa. Selain heksokinase, ada enzim lain di hati - glukokinase, yang mengkatalisis proses fosforilasi satu D-glukosa.
Tahap kedua
Bagaimana biokimia modern menjelaskan tahap kedua dari proses ini? Glikolisis pada tahap ini adalah transisi glukosa-6-fosfat di bawah pengaruh heksosa fosfat isomerase menjadi zat baru - fruktosa-6-fosfat.
Proses berlangsung dalam dua arah yang saling berlawanan, tidak memerlukan kofaktor.
Tahap ketiga
Hal ini terkait dengan fosforilasi fruktosa-6-fosfat yang dihasilkan dengan bantuan molekul ATP. Akselerator dari proses ini adalah enzim fosfofruktokinase. Reaksidianggap ireversibel, itu terjadi dengan adanya kation magnesium, ini dianggap sebagai tahap interaksi yang berjalan lambat. Dialah yang menjadi dasar penentuan laju glikolisis.
Phosphofructokinase adalah salah satu perwakilan dari enzim alosterik. Ini dihambat oleh molekul ATP, dirangsang oleh AMP dan ADP. Dalam kasus diabetes, selama puasa, serta dalam banyak kondisi lain di mana lemak dikonsumsi dalam jumlah besar, kandungan sitrat dalam sel jaringan meningkat beberapa kali lipat. Dalam kondisi seperti itu, ada penghambatan yang signifikan dari aktivitas fosfofruktokinase oleh sitrat.
Jika rasio ATP terhadap ADP mencapai nilai yang signifikan, fosfofruktokinase dihambat, yang membantu memperlambat glikolisis.
Bagaimana cara meningkatkan glikolisis? Biokimia mengusulkan untuk mengurangi faktor intensitas untuk ini. Misalnya, pada otot yang tidak berfungsi, aktivitas fosfofruktokinase rendah, tetapi konsentrasi ATP meningkat.
Saat otot bekerja, ada penggunaan ATP yang signifikan, yang menyebabkan peningkatan tingkat enzim, menyebabkan percepatan proses glikolisis.
Tahap keempat
Enzim aldolase adalah katalis untuk bagian glikolisis ini. Berkat dia, terjadi pemisahan zat yang dapat dibalik menjadi dua fosfotriosa. Tergantung pada nilai suhu, kesetimbangan terbentuk pada tingkat yang berbeda.
Bagaimana biokimia menjelaskan apa yang terjadi? Glikolisis dengan peningkatan suhu berlangsung ke arah reaksi langsung, produkyaitu gliseraldehida-3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat.
Tahap lainnya
Tahap kelima adalah proses isomerisasi triosa fosfat. Katalis untuk proses ini adalah enzim triosa fosfat isomerase.
Reaksi keenam dalam bentuk ringkasan menggambarkan produksi asam 1,3-difosforgliserat dengan adanya NAD fosfat sebagai akseptor hidrogen. Zat anorganik inilah yang menghilangkan hidrogen dari gliseraldehida. Ikatan yang dihasilkan rapuh, tetapi kaya energi, dan ketika dibelah, diperoleh asam 1, 3-difosfogliserat.
Langkah ketujuh, dikatalisis oleh fosfogliserat kinase, melibatkan transfer energi dari residu fosfat ke ADP untuk membentuk asam 3-fosfogliserat dan ATP.
Dalam reaksi kedelapan, transfer intramolekul dari gugus fosfat terjadi, sementara transformasi asam 3-fosfogliserat menjadi 2-fosfogliserat diamati. Prosesnya reversibel, oleh karena itu digunakan kation magnesium untuk implementasinya.
2,3-asam difosfogliserat bertindak sebagai kofaktor untuk enzim pada tahap ini.
Reaksi kesembilan melibatkan transisi asam 2-fosfogliserat menjadi fosfoenolpiruvat. Enzim enolase, yang diaktifkan oleh kation magnesium, bertindak sebagai akselerator dari proses ini, dan fluorida bertindak sebagai inhibitor dalam kasus ini.
Reaksi kesepuluh berlangsung dengan pemutusan ikatan dan transfer energi residu fosfat ke ADP dari asam fosfoenolpiruvat.
Tahap kesebelas dikaitkan dengan pengurangan asam piruvat, memperoleh asam laktat. Konversi ini membutuhkan partisipasi enzim laktat dehidrogenase.
Bagaimana cara menuliskan glikolisis secara umum? Reaksi, biokimia yang telah dibahas di atas, direduksi menjadi oksidasi glikolitik, disertai dengan pembentukan molekul ATP.
Nilai proses
Kami melihat bagaimana biokimia menggambarkan glikolisis (reaksi). Signifikansi biologis dari proses ini adalah untuk mendapatkan senyawa fosfat dengan cadangan energi yang besar. Jika dua molekul ATP dihabiskan pada tahap pertama, maka tahap tersebut terkait dengan pembentukan empat molekul senyawa ini.
Apa biokimianya? Glikolisis dan glukoneogenesis hemat energi: 2 molekul ATP menghasilkan 1 molekul glukosa. Perubahan energi selama pembentukan dua molekul asam dari glukosa adalah 210 kJ/mol. 126 kJ keluar dalam bentuk panas, 84 kJ terakumulasi dalam ikatan fosfat ATP. Ikatan terminal memiliki nilai energi 42 kJ/mol. Biokimia berurusan dengan perhitungan serupa. Glikolisis aerobik dan anaerobik memiliki efisiensi 0,4.
Fakta menarik
Sebagai hasil dari banyak percobaan, dimungkinkan untuk menetapkan nilai pasti dari setiap reaksi glikolisis yang terjadi dalam eritrosit manusia yang utuh. Delapan reaksi glikolisis mendekati kesetimbangan termodinamika, tiga proses dikaitkan dengan penurunan yang signifikan dalam jumlah energi bebas, dan dianggap ireversibel.
Apa itu glukoneogenesis? Proses biokimia terdiri dari pemecahan karbohidrat, yang terjadi dibeberapa tahap. Setiap langkah dikendalikan oleh enzim. Misalnya, pada jaringan yang ditandai dengan metabolisme aerobik (jaringan jantung, ginjal), diatur oleh isoenzim LDH1 dan LDH2. Mereka dihambat oleh sejumlah kecil piruvat, akibatnya sintesis asam laktat tidak diperbolehkan, dan oksidasi lengkap asetil-KoA dalam siklus asam trikarboksilat tercapai.
Apa lagi yang menjadi ciri glikolisis anaerob? Biokimia, misalnya, melibatkan pemasukan karbohidrat lain dalam prosesnya.
Sebagai hasil penelitian laboratorium, ditemukan bahwa sekitar 80% fruktosa yang masuk ke tubuh manusia dengan makanan dimetabolisme di hati. Di sini terjadi proses fosforilasi menjadi fruktosa-6-fosfat, enzim heksokinase bertindak sebagai katalis untuk proses ini.
Proses ini dihambat oleh glukosa. Senyawa yang dihasilkan diubah menjadi glukosa melalui beberapa tahap, disertai dengan eliminasi asam fosfat. Selain itu, transformasi selanjutnya menjadi senyawa organik lain yang mengandung fosfor dimungkinkan.
Di bawah pengaruh ATP dan fosfofruktokinase, fruktosa-6-fosfat akan diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat.
Kemudian zat ini dimetabolisme melalui tahapan karakteristik glikolisis. Otot dan hati memiliki ketohexokinase, yang dapat mempercepat proses fosforilasi fruktosa menjadi senyawa yang mengandung fosfor. Proses ini tidak terhalang oleh glukosa, dan fruktosa-1-fosfat yang dihasilkan terurai di bawah pengaruh aldolase ketosa-1-fosfat menjadi gliseraldehida dan dihidroksiaseton fosfat. D-gliseraldehida di bawahdi bawah pengaruh triozokinase, ia memasuki fosforilasi, akhirnya molekul ATP dilepaskan dan dihidroksiaseton fosfat diperoleh.
Anomali kongenital
Ahli biokimia telah mampu mengidentifikasi beberapa anomali kongenital yang terkait dengan metabolisme fruktosa. Fenomena ini (fruktosuria esensial) dikaitkan dengan defisiensi biologis dalam kandungan enzim ketohexokinase dalam tubuh, oleh karena itu, semua proses pemecahan karbohidrat ini dihambat oleh glukosa. Konsekuensi dari pelanggaran ini adalah akumulasi fruktosa dalam darah. Untuk fruktosa, ambang ginjal rendah, sehingga fruktosuria dapat dideteksi pada konsentrasi karbohidrat darah sekitar 0,73 mmol/L.
Partisipasi dalam biosintesis galaktosa
Galaktosa masuk ke tubuh dengan makanan, yang dipecah di saluran pencernaan menjadi glukosa dan galaktosa. Pertama, karbohidrat ini diubah menjadi galaktosa-1-fosfat, prosesnya dikatalisis oleh galaktokinase. Selanjutnya, senyawa yang mengandung fosfor diubah menjadi glukosa-1-fosfat. Pada tahap ini, uridin difosfogalaktosa dan UDP-glukosa juga terbentuk. Tahapan proses selanjutnya berjalan sesuai dengan skema yang mirip dengan pemecahan glukosa.
Selain jalur metabolisme galaktosa ini, skema kedua juga dimungkinkan. Pertama, galaktosa-1-fosfat juga terbentuk, tetapi langkah selanjutnya terkait dengan pembentukan molekul UTP dan glukosa-1-fosfat.
Di antara banyak kondisi patologis yang terkait dengan metabolisme karbohidrat, galaktosemia menempati tempat khusus. Fenomena ini dikaitkan dengan penyakit yang diturunkan secara resesif, dengandi mana kadar gula darah naik karena galaktosa dan mencapai 16,6 mmol/l. Pada saat yang sama, praktis tidak ada perubahan kandungan glukosa dalam darah. Selain galaktosa, dalam kasus seperti itu, galaktosa-1-fosfat juga terakumulasi dalam darah. Anak yang terdiagnosis galaktosemia memiliki keterbelakangan mental dan juga katarak.
Seiring pertumbuhan gangguan metabolisme karbohidrat menurun, alasannya adalah pemecahan galaktosa di sepanjang jalur kedua. Berkat fakta bahwa ahli biokimia berhasil menemukan esensi dari proses yang sedang berlangsung, menjadi mungkin untuk mengatasi masalah yang berkaitan dengan pemecahan glukosa yang tidak lengkap dalam tubuh.
