O que a bioquímica estuda? A glicólise é um processo enzimático grave de degradação da glicose que ocorre em tecidos animais e humanos sem o uso de oxigênio. É ele quem é considerado pelos bioquímicos como uma forma de obter ácido lático e moléculas de ATP.
Definição
O que é glicólise aeróbica? A bioquímica considera este processo como o único processo característico de organismos vivos que fornece energia.
É com a ajuda de tal processo que o organismo de animais e humanos é capaz de realizar certas funções fisiológicas por um determinado período de tempo em condições de insuficiência de oxigênio.
Se o processo de quebra da glicose for realizado com a participação do oxigênio, ocorre a glicólise aeróbica.
Qual é a sua bioquímica? A glicólise é considerada o primeiro passo no processo de oxidação da glicose em água e dióxido de carbono.
Histórico
O termo "glicólise" foi usado por Lépin no final do século XIX para o processo de redução da glicose no sangue que era retirada do sistema circulatório. Alguns microrganismos têm processos de fermentação semelhantes à glicólise. Por talA transformação utiliza onze enzimas, a maioria das quais isoladas de forma homogênea, altamente purificada ou cristalina, suas propriedades são bem estudadas. Este processo ocorre no hialoplasma da célula.
Especificidades do processo
Como ocorre a glicólise? A bioquímica é uma ciência na qual este processo é considerado uma reação em vários estágios.
A primeira reação enzimática da glicólise, a fosforilação, está associada à transferência de ortofosfato para glicose pelas moléculas de ATP. A enzima hexoquinase atua como um catalisador neste processo.
A produção de glicose-6-fosfato neste processo é explicada pela liberação de uma quantidade significativa de energia do sistema, ou seja, ocorre um processo químico irreversível.
Uma enzima como a hexoquinase atua como um catalisador para o processo de fosforilação não apenas da própria D-glicose, mas também da D-manose, D-frutose. Além da hexoquinase, existe outra enzima no fígado - a glucoquinase, que catalisa o processo de fosforilação de uma D-glicose.
Segunda etapa
Como a bioquímica moderna explica o segundo estágio desse processo? A glicólise nesta fase é a transição da glicose-6-fosfato sob a influência da hexose fosfato isomerase para uma nova substância - frutose-6-fosfato.
O processo prossegue em duas direções mutuamente opostas, não requer cofatores.
Terceira etapa
Está associado à fosforilação da frutose-6-fosfato resultante com a ajuda de moléculas de ATP. O acelerador desse processo é a enzima fosfofrutoquinase. Reaçãoé considerado irreversível, ocorre na presença de cátions de magnésio, é considerado um estágio lento dessa interação. É ela quem é a base para determinar a taxa de glicólise.
Fosfofrutoquinase é um dos representantes das enzimas alostéricas. É inibido por moléculas de ATP, estimulado por AMP e ADP. No caso do diabetes, durante o jejum, bem como em muitas outras condições em que as gorduras são consumidas em grandes quantidades, o teor de citrato nas células dos tecidos aumenta várias vezes. Sob tais condições, há uma inibição significativa da atividade completa da fosfofrutoquinase pelo citrato.
Se a proporção de ATP para ADP atingir valores significativos, a fosfofrutoquinase é inibida, o que ajuda a retardar a glicólise.
Como você pode aumentar a glicólise? A bioquímica propõe reduzir o fator de intensidade para isso. Por exemplo, em um músculo que não funciona, a atividade da fosfofrutoquinase é baixa, mas a concentração de ATP aumenta.
Quando o músculo está trabalhando, há um uso significativo de ATP, o que provoca um aumento no nível da enzima, causando uma aceleração do processo de glicólise.
Quarta etapa
A enzima aldolase é o catalisador para esta parte da glicólise. Graças a ele, ocorre a divisão reversível da substância em duas fosfotrioses. Dependendo do valor da temperatura, o equilíbrio é estabelecido em diferentes níveis.
Como a bioquímica explica o que está acontecendo? A glicólise com o aumento da temperatura prossegue na direção de uma reação direta, o produtoque é gliceraldeído-3-fosfato e fosfato de diidroxiacetona.
Outras etapas
A quinta etapa é o processo de isomerização de triose fosfatos. O catalisador para o processo é a enzima triose fosfato isomerase.
A sexta reação em forma resumida descreve a produção de ácido 1,3-difosforglicérico na presença de fosfato NAD como aceptor de hidrogênio. É este agente inorgânico que remove o hidrogênio do gliceraldeído. A ligação resultante é frágil, mas rica em energia e, quando clivada, obtém-se o ácido 1,3-difosfoglicérico.
A sétima etapa, catalisada pela fosfoglicerato quinase, envolve a transferência de energia do resíduo de fosfato para o ADP para formar ácido 3-fosfoglicérico e ATP.
Na oitava reação, ocorre a transferência intramolecular do grupo fosfato, enquanto se observa a transformação do ácido 3-fosfoglicérico em 2-fosfoglicerato. O processo é reversível, portanto, cátions de magnésio são usados para sua implementação.
O ácido 2,3-difosfoglicérico atua como um cofator para a enzima nesta fase.
A nona reação envolve a transição do ácido 2-fosfoglicérico para fosfoenolpiruvato. A enzima enolase, que é ativada por cátions de magnésio, atua como um acelerador desse processo, e o flúor atua como um inibidor nesse caso.
A décima reação prossegue com a quebra da ligação e a transferência da energia do resíduo fosfato para o ADP do ácido fosfoenolpirúvico.
A décima primeira etapa está associada à redução do ácido pirúvico, obtendo-se o ácido lático. Esta conversão requer a participação da enzima lactato desidrogenase.
Como você pode escrever a glicólise de uma forma geral? As reações, cuja bioquímica foi discutida acima, são reduzidas à oxidorredução glicolítica, acompanhada pela formação de moléculas de ATP.
Valor do processo
Nós vimos como a bioquímica descreve a glicólise (reações). O significado biológico deste processo é a obtenção de compostos fosfatados com grande reserva de energia. Se duas moléculas de ATP são gastas no primeiro estágio, então o estágio está associado à formação de quatro moléculas desse composto.
Qual é a sua bioquímica? A glicólise e a gliconeogênese são energeticamente eficientes: 2 moléculas de ATP são responsáveis por 1 molécula de glicose. A variação de energia durante a formação de duas moléculas de ácido a partir da glicose é de 210 kJ/mol. 126 kJ saem na forma de calor, 84 kJ se acumulam nas ligações fosfato do ATP. A ligação terminal tem um valor de energia de 42 kJ/mol. A bioquímica lida com cálculos semelhantes. A glicólise aeróbica e anaeróbica tem uma eficiência de 0,4.
Fatos interessantes
Como resultado de inúmeros experimentos, foi possível estabelecer os valores exatos de cada reação de glicólise que ocorre em eritrócitos humanos intactos. Oito reações da glicólise estão próximas do equilíbrio termodinâmico, três processos estão associados a uma diminuição significativa na quantidade de energia livre e são considerados irreversíveis.
O que é gliconeogênese? A bioquímica do processo consiste na quebra do carboidrato, que ocorre emvárias etapas. Cada etapa é controlada por enzimas. Por exemplo, em tecidos caracterizados pelo metabolismo aeróbico (tecidos do coração, rins), é regulado pelas isoenzimas LDH1 e LDH2. Eles são inibidos por pequenas quantidades de piruvato, pelo que a síntese de ácido lático não é permitida, e a oxidação completa do acetil-CoA no ciclo do ácido tricarboxílico é alcançada.
O que mais caracteriza a glicólise anaeróbica? A bioquímica, por exemplo, envolve a inclusão de outros carboidratos no processo.
Como resultado de estudos de laboratório, verificou-se que cerca de 80% da frutose que entra no corpo humano com os alimentos é metabolizada no fígado. Aqui, ocorre o processo de sua fosforilação em frutose-6-fosfato, a enzima hexoquinase atua como um catalisador para este processo.
Este processo é inibido pela glicose. O composto resultante é convertido em glicose através de várias etapas, acompanhadas pela eliminação do ácido fosfórico. Além disso, suas transformações subsequentes em outros compostos orgânicos contendo fósforo são possíveis.
Sob a influência do ATP e da fosfofrutoquinase, a frutose-6-fosfato será convertida em frutose-1,6-difosfato.
Em seguida, esta substância é metabolizada através das etapas características da glicólise. Os músculos e o fígado têm cetoexoquinase, que pode acelerar o processo de fosforilação da frutose em seu composto contendo fósforo. O processo não é bloqueado pela glicose, e a frutose-1-fosfato resultante se decompõe sob a influência da cetose-1-fosfato aldolase em gliceraldeído e diidroxiacetona fosfato. D-gliceraldeído sobsob a influência da triozoquinase, ela entra na fosforilação, finalmente as moléculas de ATP são liberadas e o fosfato de diidroxiacetona é obtido.
Anomalias congênitas
Os bioquímicos conseguiram identificar algumas anomalias congênitas associadas ao metabolismo da frutose. Esse fenômeno (frutosúria essencial) está associado a uma deficiência biológica no conteúdo da enzima cetohexoquinase no corpo, portanto, todos os processos de quebra desse carboidrato são inibidos pela glicose. A consequência dessa violação é o acúmulo de frutose no sangue. Para frutose, o limiar renal é baixo, então a frutosúria pode ser detectada em concentrações de carboidratos no sangue em torno de 0,73 mmol/L.
Participação na biossíntese da galactose
A galactose entra no corpo com os alimentos, que são decompostos no trato digestivo em glicose e galactose. Primeiro, esse carboidrato é convertido em galactose-1-fosfato, o processo é catalisado pela galactoquinase. Em seguida, o composto contendo fósforo é convertido em glicose-1-fosfato. Nesse estágio, a uridina difosfogalactose e a UDP-glicose também são formadas. As etapas subsequentes do processo prosseguem de acordo com um esquema semelhante à quebra da glicose.
Além desta via de metabolismo da galactose, um segundo esquema também é possível. Primeiro, a galactose-1-fosfato também é formada, mas as etapas subsequentes estão associadas à formação de moléculas UTP e glicose-1-fosfato.
Entre as inúmeras condições patológicas associadas ao metabolismo dos carboidratos, a galactosemia ocupa um lugar especial. Este fenômeno está associado a uma doença hereditária recessiva, comem que o nível de açúcar no sangue aumenta devido à galactose e atinge 16,6 mmol/l. Ao mesmo tempo, praticamente não há alteração no conteúdo de glicose no sangue. Além da galactose, nesses casos, a galactose-1-fosfato também se acumula no sangue. Crianças diagnosticadas com galactosemia apresentam retardo mental e também catarata.
À medida que o crescimento dos distúrbios do metabolismo de carboidratos diminui, a razão é a quebra da galactose ao longo do segundo caminho. Graças ao fato de que os bioquímicos conseguiram descobrir a essência do processo em andamento, tornou-se possível lidar com problemas relacionados à quebra incompleta da glicose no corpo.
