Glikozun tam oksidasyonu. Glikoz oksidasyon reaksiyonu

2024 Yazar: Angel Austin | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 05:44

Bu yazıda glikozun nasıl oksitlendiğine bakacağız. Karbonhidratlar, polihidroksikarbonil tipi bileşikler ve bunların türevleridir. Karakteristik özellikler, aldehit veya keton gruplarının ve en az iki hidroksil grubunun varlığıdır.

Karbonhidratlar yapılarına göre monosakkaritler, polisakkaritler, oligosakkaritler olarak ayrılırlar.

Monosakkaritler

Monosakkaritler, hidrolize edilemeyen en basit karbonhidratlardır. Bileşimde hangi grubun bulunduğuna bağlı olarak - aldehit veya keton, aldozlar izole edilir (bunlar galaktoz, glikoz, riboz içerir) ve ketozlar (ribuloz, fruktoz).

Oligosakkaritler

Oligosakkaritler, bileşimlerinde glikozidik bağlarla birbirine bağlanan iki ila on monosakkarit kökenli tortuya sahip karbonhidratlardır. Monosakkarit kalıntılarının sayısına bağlı olarak, disakkaritler, trisakkaritler ve benzerleri ayırt edilir. Glikoz oksitlendiğinde ne oluşur? Bu daha sonra tartışılacaktır.

Polisakaritler

PolisakaritlerGlikozidik bağlarla birbirine bağlı ondan fazla monosakarit kalıntısı içeren karbonhidratlardır. Polisakarit bileşimi aynı monosakarit kalıntılarını içeriyorsa, buna homopolisakarit (örneğin nişasta) denir. Bu tür kalıntılar farklıysa, o zaman bir heteropolisakkarit (örneğin, heparin) ile.

Glikoz oksidasyonunun önemi nedir?

Karbonhidratların insan vücudundaki işlevleri

Karbonhidratlar aşağıdaki ana işlevleri yerine getirir:

1. Enerji. Karbonhidratların en önemli işlevi, vücutta ana enerji kaynağı olarak hizmet etmeleridir. Oksidasyonlarının bir sonucu olarak, bir kişinin enerji ihtiyacının yarısından fazlası karşılanır. Bir gram karbonhidratın oksidasyonu sonucunda 16.9 kJ açığa çıkar.
2. Rezerv. Glikojen ve nişasta bir besin depolama şeklidir.
3. Yapısal. Selüloz ve diğer bazı polisakkarit bileşikleri bitkilerde güçlü bir çerçeve oluşturur. Ayrıca lipidler ve proteinlerle birlikte tüm hücre biyomembranlarının bir bileşenidirler.
4. Koruyucu. Asit heteropolisakkaritleri biyolojik bir yağlayıcı rolü oynar. Birbirine değen ve sürtünen eklemlerin yüzeylerini, burnun mukoza zarlarını, sindirim sistemini sıralarlar.
5. Antikoagülan. Heparin gibi bir karbonhidrat önemli bir biyolojik özelliğe sahiptir, yani kanın pıhtılaşmasını engeller.
6. Karbonhidratlar, proteinlerin, lipidlerin ve nükleik asitlerin sentezi için gerekli bir karbon kaynağıdır.

Vücut için karbonhidratların ana kaynağı diyet karbonhidratlarıdır - sakaroz, nişasta, glikoz, laktoz). Glikoz vücudun kendisinde amino asitler, gliserol, laktat ve piruvattan (glukoneogenez) sentezlenebilir.

Glikoliz

Glikoliz, glikoz oksidasyon sürecinin olası üç biçiminden biridir. Bu süreçte, daha sonra ATP ve NADH'de depolanan enerji açığa çıkar. Moleküllerinden biri iki piruvat molekülüne ayrışır.

Glikoliz süreci, çeşitli enzimatik maddelerin, yani biyolojik yapıdaki katalizörlerin etkisi altında gerçekleşir. En önemli oksitleyici ajan oksijendir, ancak glikoliz işleminin oksijen yokluğunda gerçekleştirilebileceğini belirtmekte fayda var. Bu tür glikoliz anaerobik olarak adlandırılır.

Anaerobik tip glikoliz, glikoz oksidasyonunun aşamalı bir işlemidir. Bu glikoliz ile glikoz oksidasyonu tamamen gerçekleşmez. Böylece glikozun oksidasyonu sırasında sadece bir piruvat molekülü oluşur. Enerji faydaları açısından anaerobik glikoliz, aerobikten daha az faydalıdır. Bununla birlikte, hücreye oksijen girerse, anaerobik glikoliz, glikozun tam oksidasyonu olan aerobik'e dönüştürülebilir.

Glikoliz mekanizması

Glikoliz, altı karbonlu glikozu üç karbonlu piruvattan oluşan iki moleküle ayırır. Tüm süreç, ATP'nin depolandığı beş hazırlık aşamasına ve beş daha fazlasına bölünmüştür.enerji.

Böylece glikoliz, her biri beş aşamaya ayrılan iki aşamada ilerler.

Glikoz oksidasyon reaksiyonunun 1. Aşaması

• İlk aşama. İlk adım, glikoz fosforilasyonudur. Sakkarit aktivasyonu, altıncı karbon atomunda fosforilasyon ile gerçekleşir.
• İkinci aşama. Glikoz-6-fosfatın izomerizasyonu süreci vardır. Bu aşamada glikoz, katalitik fosfoglukoizomeraz tarafından fruktoz-6-fosfata dönüştürülür.
• Üçüncü aşama. Fruktoz-6-fosfatın fosforilasyonu. Bu aşamada, fosfofruktokinaz-1'in etkisi altında fruktoz-1,6-difosfat (aldolaz olarak da adlandırılır) oluşumu gerçekleşir. Adenozin trifosforik asitten fruktoz molekülüne kadar olan fosforil grubuna eşlik etmede görev alır.
• Dördüncü aşama. Bu aşamada aldolazın bölünmesi meydana gelir. Sonuç olarak, özellikle ketozlar ve eldozlar olmak üzere iki trioz fosfat molekülü oluşur.
• Beşinci aşama. Trioz fosfatların izomerizasyonu. Bu aşamada, gliseraldehit-3-fosfat, glikoz parçalanmasının sonraki aşamalarına gönderilir. Bu durumda, dihidroksiaseton fosfatın gliseraldehit-3-fosfat formuna geçişi meydana gelir. Bu geçiş enzimlerin etkisi altında gerçekleşir.
• Altıncı aşama. Gliseraldehit-3-fosfatın oksidasyon süreci. Bu aşamada molekül oksitlenir ve daha sonra difosfogliserat-1'e fosforile edilir, 3.
• Yedinci aşama. Bu adım, fosfat grubunun 1,3-difosfogliserattan ADP'ye transferini içerir. Bu adımın sonucu 3-fosfogliserattır.ve ATP.

Aşama 2 - glikozun tam oksidasyonu

• Sekizinci aşama. Bu aşamada 3-fosfogliserattan 2-fosfogliserata geçiş gerçekleştirilir. Geçiş işlemi, fosfogliserat mutaz gibi bir enzimin etkisi altında gerçekleştirilir. Glikoz oksidasyonunun bu kimyasal reaksiyonu, magnezyumun (Mg) zorunlu mevcudiyeti ile ilerler.
• Dokuzuncu aşama. Bu aşamada 2-fosfogliseratın dehidrasyonu meydana gelir.
• Onuncu aşama. Önceki adımların bir sonucu olarak elde edilen fosfatların PEP ve ADP'ye transferi vardır. Fosfoenülpirovat ADP'ye aktarılır. Böyle bir kimyasal reaksiyon magnezyum (Mg) ve potasyum (K) iyonlarının varlığında mümkündür.

Aerobik koşullar altında, tüm süreç CO₂ve H₂O olur. Glikoz oksidasyonunun denklemi şuna benzer:

S₆N₁₂O₆+ 6O₂ → 6CO₂+ 6H₂O + 2880 kJ/mol.

Böylece glikozdan laktat oluşumu sırasında hücrede NADH birikimi olmaz. Bu, böyle bir işlemin anaerobik olduğu ve oksijenin yokluğunda ilerleyebileceği anlamına gelir. NADH tarafından solunum zincirine aktarılan son elektron alıcısı oksijendir.

Glikolitik reaksiyonun enerji dengesinin hesaplanması sürecinde, ikinci aşamanın her adımının iki kez tekrarlandığı dikkate alınmalıdır. Bundan birinci aşamada iki ATP molekülünün harcandığı ve ikinci aşamada fosforilasyon ile 4 ATP molekülünün oluştuğu sonucuna varabiliriz.substrat türü. Bu, her glikoz molekülünün oksidasyonunun bir sonucu olarak hücrenin iki ATP molekülü biriktirdiği anlamına gelir.

Glikozun oksijenle oksidasyonuna baktık.

Anaerobik glikoz oksidasyon yolu

Aerobik oksidasyon, enerjinin serbest bırakıldığı ve solunum zincirinde hidrojenin son alıcısı olarak görev yapan oksijen varlığında ilerleyen bir oksidasyon işlemidir. Hidrojen moleküllerinin donörü, substrat oksidasyonunun ara reaksiyonu sırasında oluşan koenzimlerin (FADH2, NADH, NADPH) indirgenmiş şeklidir.

Aerobik ikili tip glikoz oksidasyon süreci, insan vücudundaki glikoz katabolizmasının ana yoludur. Bu tip glikoliz, insan vücudunun tüm doku ve organlarında gerçekleştirilebilir. Bu reaksiyonun sonucu, glikoz molekülünün su ve karbondioksite bölünmesidir. Serbest kalan enerji daha sonra ATP'de depolanacaktır. Bu süreç kabaca üç aşamaya ayrılabilir:

1. Bir glikoz molekülünü bir çift piruvik asit molekülüne dönüştürme işlemi. Reaksiyon hücre sitoplazmasında meydana gelir ve glikoz parçalanması için özel bir yoldur.
2. Pirüvik asidin oksidatif dekarboksilasyonunun bir sonucu olarak asetil-CoA oluşum süreci. Bu reaksiyon hücresel mitokondride gerçekleşir.
3. Krebs döngüsünde asetil-CoA'nın oksidasyon süreci. Reaksiyon hücresel mitokondride gerçekleşir.

Bu sürecin her aşamasında,solunum zincirinin enzim kompleksleri tarafından oksitlenen koenzimlerin indirgenmiş formları. Sonuç olarak, glikoz oksitlendiğinde ATP oluşur.

Koenzimlerin oluşumu

Aerobik glikolizin ikinci ve üçüncü aşamalarında oluşan koenzimler, doğrudan hücrelerin mitokondrilerinde oksitlenir. Buna paralel olarak, aerobik glikolizin ilk aşamasının reaksiyonu sırasında hücre sitoplazmasında oluşan NADH, mitokondriyal zarlardan geçme yeteneğine sahip değildir. Hidrojen, mekik döngüleri yoluyla sitoplazmik NADH'den hücresel mitokondriye aktarılır. Bu döngüler arasında ana olanı ayırt edilebilir - malat-aspartat.

Ardından, sitoplazmik NADH'nin yardımıyla oksaloasetat malata indirgenir, o da hücresel mitokondriye girer ve daha sonra mitokondriyal NAD'yi az altmak için oksitlenir. Oksaloasetat hücre sitoplazmasına aspartat olarak geri döner.

Glikolizin değiştirilmiş formları

Glikolize ayrıca 1, 3 ve 2, 3-bifosfogliseratların salınımı eşlik edebilir. Aynı zamanda, biyolojik katalizörlerin etkisi altındaki 2,3-bifosfogliserat, glikoliz işlemine geri dönebilir ve daha sonra formunu 3-fosfogliserata dönüştürebilir. Bu enzimler çeşitli roller oynarlar. Örneğin, hemoglobinde bulunan 2, 3-bifosfogliserat, oksijenin dokulara transferini teşvik ederken, oksijen ve kırmızı kan hücrelerinin ayrışmasına ve afinitesinin azalmasına katkıda bulunur.

Sonuç

Birçok bakteri, çeşitli aşamalarında glikoliz şeklini değiştirebilir. Bu durumda, çeşitli enzimatik bileşiklerin etkisinin bir sonucu olarak toplam sayılarını az altmak veya bu aşamaları değiştirmek mümkündür. Anaerobların bazıları karbonhidratları başka yollarla parçalama yeteneğine sahiptir. Çoğu termofil, özellikle enolaz ve piruvat kinaz olmak üzere yalnızca iki glikolitik enzime sahiptir.

Glikozun vücutta nasıl oksitlendiğine baktık.