Neste artigo, veremos como a glicose é oxidada. Os carboidratos são compostos do tipo polihidroxicarbonil, assim como seus derivados. As características características são a presença de grupos aldeído ou cetona e pelo menos dois grupos hidroxila.
De acordo com sua estrutura, os carboidratos são divididos em monossacarídeos, polissacarídeos, oligossacarídeos.
Monossacarídeos
Os monossacarídeos são os carboidratos mais simples que não podem ser hidrolisados. Dependendo de qual grupo está presente na composição - aldeído ou cetona, aldoses são isoladas (estas incluem galactose, glicose, ribose) e cetoses (ribulose, frutose).
Oligossacarídeos
Oligossacarídeos são carboidratos que possuem em sua composição de dois a dez resíduos de origem monossacarídica, ligados por ligações glicosídicas. Dependendo do número de resíduos de monossacarídeos, dissacarídeos, trissacarídeos e assim por diante são distinguidos. O que é formado quando a glicose é oxidada? Isso será discutido mais tarde.
Polissacarídeos
Polissacarídeossão carboidratos que contêm mais de dez resíduos de monossacarídeos interligados por ligações glicosídicas. Se a composição do polissacarídeo contiver os mesmos resíduos de monossacarídeos, será chamado de homopolissacarídeo (por exemplo, amido). Se esses resíduos forem diferentes, então com um heteropolissacarídeo (por exemplo, heparina).
Qual é a importância da oxidação da glicose?
Funções dos carboidratos no corpo humano
Carboidratos desempenham as seguintes funções principais:
- Energia. A função mais importante dos carboidratos, pois servem como a principal fonte de energia do corpo. Como resultado de sua oxidação, mais da metade das necessidades energéticas de uma pessoa são satisfeitas. Como resultado da oxidação de um grama de carboidratos, 16,9 kJ são liberados.
- Reserva. Glicogênio e amido são uma forma de armazenamento de nutrientes.
- Estrutural. A celulose e alguns outros compostos polissacarídeos formam uma estrutura forte nas plantas. Além disso, eles, em combinação com lipídios e proteínas, são um componente de todas as biomembranas celulares.
- Protetor. Os heteropolissacarídeos ácidos desempenham o papel de um lubrificante biológico. Eles revestem as superfícies das articulações que se tocam e se esfregam, as membranas mucosas do nariz, o trato digestivo.
- Anticoagulante. Um carboidrato como a heparina tem uma importante propriedade biológica, ou seja, previne a coagulação do sangue.
- Carboidratos são uma fonte de carbono necessária para a síntese de proteínas, lipídios e ácidos nucléicos.
Para o corpo, a principal fonte de carboidratos são os carboidratos da dieta - sacarose, amido, glicose, lactose). A glicose pode ser sintetizada no próprio corpo a partir de aminoácidos, glicerol, lactato e piruvato (gliconeogênese).
Glicólise
Glicólise é uma das três formas possíveis do processo de oxidação da glicose. Nesse processo, é liberada energia, que é posteriormente armazenada em ATP e NADH. Uma de suas moléculas se decompõe em duas moléculas de piruvato.
O processo de glicólise ocorre sob a ação de uma variedade de substâncias enzimáticas, ou seja, catalisadores de natureza biológica. O agente oxidante mais importante é o oxigênio, mas vale a pena notar que o processo de glicólise pode ser realizado na ausência de oxigênio. Este tipo de glicólise é chamado anaeróbico.
A glicólise do tipo anaeróbico é um processo passo a passo de oxidação da glicose. Com esta glicólise, a oxidação da glicose não ocorre completamente. Assim, durante a oxidação da glicose, apenas uma molécula de piruvato é formada. Em termos de benefícios energéticos, a glicólise anaeróbica é menos benéfica que a aeróbica. No entanto, se o oxigênio entrar na célula, a glicólise anaeróbica pode ser convertida em aeróbica, que é a oxidação completa da glicose.
Mecanismo da glicólise
A glicólise quebra a glicose de seis carbonos em duas moléculas de piruvato de três carbonos. Todo o processo é dividido em cinco etapas preparatórias e mais cinco, durante as quais o ATP é armazenadoenergia.
Assim, a glicólise ocorre em dois estágios, cada um dos quais é dividido em cinco estágios.
Estágio 1 da reação de oxidação da glicose
- A primeira etapa. O primeiro passo é a fosforilação da glicose. A ativação do sacarídeo ocorre por fosforilação no sexto átomo de carbono.
- Segunda etapa. Há um processo de isomerização da glicose-6-fosfato. Nesta fase, a glicose é convertida em frutose-6-fosfato pela fosfoglucoisomerase catalítica.
- Terceira etapa. Fosforilação de frutose-6-fosfato. Nesta fase, ocorre a formação da frutose-1,6-difosfato (também chamada de aldolase) sob a influência da fosfofrutoquinase-1. Está envolvido no acompanhamento do grupo fosforil do ácido adenosina trifosfórico à molécula de frutose.
- A quarta etapa. Nesta fase, ocorre a clivagem da aldolase. Como resultado, duas moléculas de triose fosfato são formadas, em particular cetoses e eldoses.
- A quinta etapa. Isomerização de triose fosfatos. Nesse estágio, o gliceraldeído-3-fosfato é enviado para os próximos estágios de degradação da glicose. Neste caso, ocorre a transição do fosfato de diidroxiacetona para a forma de gliceraldeído-3-fosfato. Esta transição é realizada sob a ação de enzimas.
- A sexta etapa. O processo de oxidação do gliceraldeído-3-fosfato. Nesta fase, a molécula é oxidada e depois fosforilada a difosfoglicerato-1, 3.
- Sétima etapa. Esta etapa envolve a transferência do grupo fosfato de 1,3-difosfoglicerato para ADP. O resultado final desta etapa é 3-fosfogliceratoe ATP.
Estágio 2 - oxidação completa da glicose
- A oitava etapa. Nesta fase, é realizada a transição de 3-fosfoglicerato para 2-fosfoglicerato. O processo de transição é realizado sob a ação de uma enzima como a fosfoglicerato mutase. Esta reação química de oxidação da glicose prossegue com a presença obrigatória de magnésio (Mg).
- A nona etapa. Nesta fase, ocorre a desidratação do 2-fosfoglicerato.
- A décima etapa. Há uma transferência de fosfatos obtidos como resultado das etapas anteriores em PEP e ADP. O fosfoenulpirovato é transferido para o ADP. Tal reação química é possível na presença de íons de magnésio (Mg) e potássio (K).
Em condições aeróbicas, todo o processo chega a CO2 e H2O. A equação para a oxidação da glicose fica assim:
S6N12O6+ 6O2 → 6CO2+ 6H2O + 2880 kJ/mol.
Assim, não há acúmulo de NADH na célula durante a formação do lactato a partir da glicose. Isso significa que esse processo é anaeróbico e pode ocorrer na ausência de oxigênio. É o oxigênio que é o aceptor final de elétrons que é transferido pelo NADH para a cadeia respiratória.
No processo de cálculo do balanço energético da reação glicolítica, deve-se levar em conta que cada etapa da segunda etapa é repetida duas vezes. A partir disso, podemos concluir que duas moléculas de ATP são gastas no primeiro estágio e 4 moléculas de ATP são formadas durante o segundo estágio por fosforilação.tipo de substrato. Isso significa que, como resultado da oxidação de cada molécula de glicose, a célula acumula duas moléculas de ATP.
Observamos a oxidação da glicose pelo oxigênio.
Via de oxidação anaeróbica da glicose
A oxidação aeróbica é um processo de oxidação em que a energia é liberada e que ocorre na presença de oxigênio, que atua como aceptor final de hidrogênio na cadeia respiratória. O doador de moléculas de hidrogênio é a forma reduzida de coenzimas (FADH2, NADH, NADPH), que são formadas durante a reação intermediária de oxidação do substrato.
O processo de oxidação da glicose do tipo dicotômico aeróbico é a principal via de catabolismo da glicose no corpo humano. Este tipo de glicólise pode ser realizado em todos os tecidos e órgãos do corpo humano. O resultado dessa reação é a divisão da molécula de glicose em água e dióxido de carbono. A energia liberada será então armazenada em ATP. Este processo pode ser dividido em três etapas:
- O processo de conversão de uma molécula de glicose em um par de moléculas de ácido pirúvico. A reação ocorre no citoplasma da célula e é uma via específica para a quebra da glicose.
- O processo de formação de acetil-CoA como resultado da descarboxilação oxidativa do ácido pirúvico. Essa reação ocorre nas mitocôndrias celulares.
- O processo de oxidação do acetil-CoA no ciclo de Krebs. A reação ocorre nas mitocôndrias celulares.
Em cada etapa deste processo,formas reduzidas de coenzimas oxidadas por complexos enzimáticos da cadeia respiratória. Como resultado, ATP é formado quando a glicose é oxidada.
Formação de coenzimas
Coenzimas, que são formadas no segundo e terceiro estágios da glicólise aeróbica, serão oxidadas diretamente nas mitocôndrias das células. Paralelamente a isso, o NADH, que se formou no citoplasma da célula durante a reação do primeiro estágio da glicólise aeróbica, não tem a capacidade de penetrar através das membranas mitocondriais. O hidrogênio é transferido do NADH citoplasmático para as mitocôndrias celulares por meio de ciclos de transporte. Dentre esses ciclos, destaca-se o principal - malato-aspartato.
Então, com a ajuda do NADH citoplasmático, o oxaloacetato é reduzido a malato, que, por sua vez, entra na mitocôndria celular e é oxidado para reduzir o NAD mitocondrial. O oxaloacetato retorna ao citoplasma da célula como aspartato.
Formas modificadas de glicólise
A glicólise pode ser adicionalmente acompanhada pela liberação de 1, 3 e 2, 3-bifosfogliceratos. Ao mesmo tempo, o 2,3-bifosfoglicerato sob a influência de catalisadores biológicos pode retornar ao processo de glicólise e depois mudar sua forma para 3-fosfoglicerato. Essas enzimas desempenham uma variedade de papéis. Por exemplo, o 2,3-bifosfoglicerato, encontrado na hemoglobina, promove a transferência de oxigênio para os tecidos, ao mesmo tempo em que contribui para a dissociação e diminuição da afinidade do oxigênio e das hemácias.
Conclusão
Muitas bactérias podem alterar a forma de glicólise em seus vários estágios. Nesse caso, é possível reduzir seu número total ou modificar essas etapas como resultado da ação de vários compostos enzimáticos. Alguns dos anaeróbios têm a capacidade de decompor os carboidratos de outras maneiras. A maioria dos termófilos tem apenas duas enzimas glicolíticas, em particular a enolase e a piruvato quinase.
Nós vimos como a glicose é oxidada no corpo.
