¿Qué estudia la bioquímica? La glucólisis es un proceso enzimático grave de descomposición de la glucosa que se produce en tejidos animales y humanos sin el uso de oxígeno. Es él quien es considerado por los bioquímicos como una forma de obtener ácido láctico y moléculas de ATP.
Definición
¿Qué es la glucólisis aeróbica? La bioquímica considera este proceso como el único proceso característico de los organismos vivos que suministra energía.
Es con la ayuda de un proceso de este tipo que el organismo de los animales y los humanos puede realizar ciertas funciones fisiológicas durante un cierto período de tiempo en condiciones de oxígeno insuficiente.
Si el proceso de descomposición de la glucosa se lleva a cabo con la participación del oxígeno, se produce la glucólisis aeróbica.
¿Cuál es su bioquímica? La glucólisis se considera el primer paso en el proceso de oxidación de la glucosa en agua y dióxido de carbono.
Páginas de historial
El término "glucólisis" fue utilizado por Lépin a finales del siglo XIX para referirse al proceso de reducción de la glucosa en sangre que se eliminaba del sistema circulatorio. Algunos microorganismos tienen procesos de fermentación que son similares a la glucólisis. Para talLa transformación utiliza once enzimas, la mayoría de las cuales se aíslan en forma homogénea, altamente purificada o cristalina, sus propiedades están bien estudiadas. Este proceso tiene lugar en el hialoplasma de la célula.
Especificaciones del proceso
¿Cómo procede la glucólisis? La bioquímica es una ciencia en la que este proceso se considera una reacción de varias etapas.
La primera reacción enzimática de la glucólisis, la fosforilación, está asociada con la transferencia de ortofosfato a glucosa por moléculas de ATP. La enzima hexoquinasa actúa como catalizador en este proceso.
La producción de glucosa-6-fosfato en este proceso se explica por la liberación de una cantidad importante de energía del sistema, es decir, tiene lugar un proceso químico irreversible.
Una enzima como la hexocinasa actúa como catalizador del proceso de fosforilación no solo de la D-glucosa en sí, sino también de la D-manosa y la D-fructosa. Además de la hexoquinasa, hay otra enzima en el hígado, la glucoquinasa, que cataliza el proceso de fosforilación de una D-glucosa.
Segunda etapa
¿Cómo explica la bioquímica moderna la segunda etapa de este proceso? La glucólisis en esta etapa es la transición de la glucosa-6-fosfato bajo la influencia de la hexosa fosfato isomerasa a una nueva sustancia: la fructosa-6-fosfato.
El proceso procede en dos direcciones mutuamente opuestas, no requiere cofactores.
Tercera etapa
Se asocia con la fosforilación de la fructosa-6-fosfato resultante con la ayuda de moléculas de ATP. El acelerador de este proceso es la enzima fosfofructoquinasa. Reacciónse considera irreversible, ocurre en presencia de cationes de magnesio, se considera una etapa de desarrollo lento de esta interacción. Es ella quien es la base para determinar la tasa de glucólisis.
La fosfofructoquinasa es uno de los representantes de las enzimas alostéricas. Es inhibido por moléculas de ATP, estimulado por AMP y ADP. En el caso de la diabetes, durante el ayuno, así como en muchas otras condiciones en las que se consumen grasas en grandes cantidades, el contenido de citrato en las células de los tejidos aumenta varias veces. Bajo tales condiciones, hay una inhibición significativa de la actividad completa de la fosfofructoquinasa por el citrato.
Si la proporción de ATP a ADP alcanza valores significativos, se inhibe la fosfofructocinasa, lo que ayuda a ralentizar la glucólisis.
¿Cómo se puede aumentar la glucólisis? La bioquímica propone reducir el factor de intensidad para esto. Por ejemplo, en un músculo que no funciona, la actividad de la fosfofructoquinasa es baja, pero la concentración de ATP aumenta.
Cuando el músculo está trabajando, hay un uso significativo de ATP, lo que provoca un aumento en el nivel de la enzima, provocando una aceleración del proceso de glucólisis.
Cuarta etapa
La enzima aldolasa es el catalizador de esta parte de la glucólisis. Gracias a él, se produce la división reversible de la sustancia en dos fosfotriosas. Dependiendo del valor de la temperatura, el equilibrio se establece en diferentes niveles.
¿Cómo explica la bioquímica lo que está sucediendo? La glucólisis al aumentar la temperatura procede en la dirección de una reacción directa, el productoque es gliceraldehído-3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato.
Otras etapas
La quinta etapa es el proceso de isomerización de las triosas fosfatos. El catalizador del proceso es la enzima triosa fosfato isomerasa.
La sexta reacción en forma resumida describe la producción de ácido 1,3-difosforglicérico en presencia de fosfato NAD como aceptor de hidrógeno. Es este agente inorgánico el que elimina el hidrógeno del gliceraldehído. El enlace resultante es frágil, pero rico en energía, y cuando se escinde se obtiene ácido 1,3-difosfoglicérico.
El séptimo paso, catalizado por la fosfoglicerato quinasa, implica la transferencia de energía del residuo de fosfato al ADP para formar ácido 3-fosfoglicérico y ATP.
En la octava reacción se produce una transferencia intramolecular del grupo fosfato, mientras se observa la transformación del ácido 3-fosfoglicérico en 2-fosfoglicerato. El proceso es reversible, por lo que para su realización se utilizan cationes de magnesio.
El ácido 2,3-difosfoglicérico actúa como cofactor de la enzima en esta etapa.
La novena reacción involucra la transición del ácido 2-fosfoglicérico a fosfoenolpiruvato. La enzima enolasa, que es activada por cationes de magnesio, actúa como acelerador de este proceso, y el fluoruro actúa como inhibidor en este caso.
La décima reacción procede con la ruptura del enlace y la transferencia de la energía del residuo de fosfato al ADP del ácido fosfoenolpirúvico.
La undécima etapa está asociada a la reducción del ácido pirúvico, obteniendo ácido láctico. Esta conversión requiere la participación de la enzima lactato deshidrogenasa.
¿Cómo se puede escribir la glucólisis de forma general? Las reacciones, cuya bioquímica se analizó anteriormente, se reducen a la oxidorreducción glucolítica, acompañada de la formación de moléculas de ATP.
Valor del proceso
Observamos cómo la bioquímica describe la glucólisis (reacciones). La importancia biológica de este proceso es la obtención de compuestos fosfatados con una gran reserva energética. Si se gastan dos moléculas de ATP en la primera etapa, entonces la etapa se asocia con la formación de cuatro moléculas de este compuesto.
¿Cuál es su bioquímica? La glucólisis y la gluconeogénesis son energéticamente eficientes: 2 moléculas de ATP representan 1 molécula de glucosa. El cambio de energía durante la formación de dos moléculas de ácido a partir de glucosa es de 210 kJ/mol. 126 kJ sale en forma de calor, 84 kJ se acumula en los enlaces fosfato del ATP. El enlace terminal tiene un valor energético de 42 kJ/mol. La bioquímica se ocupa de cálculos similares. La glucólisis aeróbica y anaeróbica tiene una eficiencia de 0.4.
Datos interesantes
Como resultado de numerosos experimentos, fue posible establecer los valores exactos de cada reacción de glucólisis que ocurre en eritrocitos humanos intactos. Ocho reacciones de la glucólisis están cerca del equilibrio termodinámico, tres procesos están asociados con una disminución significativa en la cantidad de energía libre y se consideran irreversibles.
¿Qué es la gluconeogénesis? La bioquímica del proceso consiste en la descomposición de los hidratos de carbono, que tiene lugar envarias etapas. Cada paso está controlado por enzimas. Por ejemplo, en tejidos que se caracterizan por un metabolismo aeróbico (tejidos del corazón, riñones), está regulado por las isoenzimas LDH1 y LDH2. Son inhibidos por pequeñas cantidades de piruvato, por lo que no se permite la síntesis de ácido láctico y se consigue la oxidación completa de la acetil-CoA en el ciclo del ácido tricarboxílico.
¿Qué más caracteriza a la glucólisis anaeróbica? La bioquímica, por ejemplo, involucra la inclusión de otros carbohidratos en el proceso.
Como resultado de estudios de laboratorio, se encontró que aproximadamente el 80% de la fructosa que ingresa al cuerpo humano con los alimentos se metaboliza en el hígado. Aquí tiene lugar el proceso de su fosforilación a fructosa-6-fosfato, la enzima hexoquinasa actúa como catalizador de este proceso.
La glucosa inhibe este proceso. El compuesto resultante se convierte en glucosa a través de varias etapas, acompañadas de la eliminación del ácido fosfórico. Además, son posibles sus transformaciones posteriores en otros compuestos orgánicos que contienen fósforo.
Bajo la influencia del ATP y la fosfofructocinasa, la fructosa-6-fosfato se convierte en fructosa-1,6-difosfato.
Luego esta sustancia se metaboliza a través de las etapas características de la glucólisis. Los músculos y el hígado tienen cetohexocinasa, que puede acelerar el proceso de fosforilación de la fructosa en su compuesto que contiene fósforo. La glucosa no bloquea el proceso y la fructosa-1-fosfato resultante se descompone bajo la influencia de la cetosa-1-fosfato aldolasa en gliceraldehído y dihidroxiacetona fosfato. D-gliceraldehído bajobajo la influencia de la triozoquinasa, entra en fosforilación, finalmente se liberan moléculas de ATP y se obtiene fosfato de dihidroxiacetona.
Anomalías congénitas
Los bioquímicos han podido identificar algunas anomalías congénitas asociadas con el metabolismo de la fructosa. Este fenómeno (fructosuria esencial) está asociado con una deficiencia biológica en el contenido de la enzima cetohexoquinasa en el cuerpo, por lo tanto, todos los procesos de descomposición de este carbohidrato son inhibidos por la glucosa. La consecuencia de esta violación es la acumulación de fructosa en la sangre. Para la fructosa, el umbral renal es bajo, por lo que la fructosuria puede detectarse a concentraciones de carbohidratos en sangre de alrededor de 0,73 mmol/L.
Participación en la biosíntesis de galactosa
La galactosa ingresa al cuerpo con los alimentos, que se descompone en el tracto digestivo en glucosa y galactosa. Primero, este carbohidrato se convierte en galactosa-1-fosfato, el proceso es catalizado por la galactoquinasa. A continuación, el compuesto que contiene fósforo se convierte en glucosa-1-fosfato. En esta etapa también se forman uridina difosfogalactosa y UDP-glucosa. Las etapas posteriores del proceso proceden de acuerdo con un esquema similar a la descomposición de la glucosa.
Además de esta vía del metabolismo de la galactosa, también es posible un segundo esquema. En primer lugar, también se forma galactosa-1-fosfato, pero los pasos posteriores están asociados con la formación de moléculas de UTP y glucosa-1-fosfato.
Entre las numerosas condiciones patológicas asociadas con el metabolismo de los carbohidratos, la galactosemia ocupa un lugar especial. Este fenómeno está asociado con una enfermedad de herencia recesiva, conen el que el nivel de azúcar en sangre aumenta debido a la galactosa y alcanza los 16,6 mmol/l. Al mismo tiempo, prácticamente no hay cambios en el contenido de glucosa en la sangre. Además de la galactosa, en tales casos, la galactosa-1-fosfato también se acumula en la sangre. Los niños diagnosticados con galactosemia tienen retraso mental y también cataratas.
A medida que disminuye el crecimiento de los trastornos del metabolismo de los carbohidratos, la razón es la descomposición de la galactosa a lo largo del segundo camino. Gracias al hecho de que los bioquímicos lograron descubrir la esencia del proceso en curso, fue posible abordar los problemas relacionados con la descomposición incompleta de la glucosa en el cuerpo.
