Glukóza

Z chemického hlediska je glukóza cukrem se šesti atomy uhlíku, a proto spadá do kategorie hexóz.

Glukóza je monosacharid, což je cukr, který nelze hydrolyzovat na jednodušší sacharid.

Většina komplexních cukrů přítomných ve stravě je rozdělena a redukována na glukózu a jiné jednoduché sacharidy.

Glukóza se ve skutečnosti získává hydrolýzou mnoha sacharidů, včetně sacharózy, maltózy, celulózy, škrobu a glykogenu.

Játra jsou schopna transformovat jiné jednoduché cukry, jako je fruktóza, na glukózu.

Počínaje glukózou je možné syntetizovat všechny sacharidy nezbytné pro přežití organismu.

Hladina glukózy v krvi a tkáních je přesně regulována některými hormony (inzulín a glukagon); přebytek glukózy je uložen v některých tkáních, včetně svalů, ve formě glykogenu.

Podrobně:

glukóza jako potrava (dextróza)
krevní glukóza (krevní glukóza)
glukóza v moči (glykosurie)
GLUT transportéry glukózy
Změněná tolerance glukózy
OGTT Zátěžový test na perorální glukózu
Cyklus glukózy alaninu
glukózový sirup

Glykolýza

Významná buněčná metabolická cesta, zodpovědná za přeměnu glukózy na jednodušší molekuly a produkci energie ve formě adenosintrifosfátu (ATP).

Glykolýza je chemický proces, ve kterém je molekula glukózy rozdělena na dvě molekuly kyseliny pyrohroznové; tato reakce vede k produkci energie uložené ve 2 molekulách ATP.

Glykolýza má zvláštnost, že je schopna probíhat jak v přítomnosti, tak v nepřítomnosti kyslíku, i když v druhém případě se vyrábí menší množství energie.

V aerobních podmínkách mohou molekuly kyseliny pyrohroznové vstoupit do Krebsova cyklu a projít řadou reakcí, které určují jejich úplnou degradaci na oxid uhličitý a vodu.
Na druhé straně v anaerobních podmínkách jsou molekuly kyseliny pyrohroznové degradovány fermentačním procesem na jiné organické sloučeniny, jako je kyselina mléčná nebo kyselina octová.

Fáze glykolýzy

Hlavní události, které charakterizují proces glykolýzy, jsou:

fosforylace glukózy: ke molekule glukózy jsou přidány dvě fosfátové skupiny, dodávané dvěma ATP molekulami, které se zase stávají ADP. Vzniká tak 1, 6-difosfát glukózy;

přeměna na fruktózový 1, 6-difosfát : glukóza 1, 6-difosfát je přeměněn na fruktózový 1, 6-difosfát, intermediární sloučeninu se šesti atomy uhlíku, která je zase rozdělena na dvě jednodušší sloučeniny, z nichž každá obsahuje tři atomy uhlíku: dihydroxyaceton fosfát a glyceraldehyd 3-fosfát. Dihydroxyaceton fosfát je převeden na jinou molekulu glyceraldehyd 3-fosfátu;

tvorba kyseliny pyrohroznové : obě sloučeniny se třemi atomy uhlíku jsou obě přeměněny na 1, 3-difosfoglycerátovou kyselinu; pak ve fosfoglycerátu; pak ve fosfoenolpyruvátu; konečně, ve dvou molekulách kyseliny pyrohroznové.

V průběhu těchto reakcí se syntetizují čtyři molekuly ATP a 2 NADH.

Bilance situace

Glykolýza pocházející z molekuly glukózy umožňuje získat:

čistá produkce 2 molekul ATP
tvorba 2 molekul sloučeniny, NADH (nikotinamidadenindinukleotid), který působí jako nosič energie.

Význam glykolýzy

V živých bytostech je glykolýza první etapou metabolických drah výroby energie; umožňuje použití glukózy a jiných jednoduchých cukrů, jako je fruktóza a galaktóza. U lidí, některé tkáně, které normálně mají aerobní metabolismus v určitých podmínkách nedostatku kyslíku mají schopnost odvodit energii díky anaerobní glykolýze. K tomu dochází například v pruhované svalové tkáni vystavené intenzivní a dlouhodobé fyzické námaze. Tímto způsobem pružnost systému výroby energie, který může sledovat různé chemické cesty, umožňuje tělu uspokojit jeho vlastní potřeby. Ne všechny tkaniny jsou však schopny odolat nepřítomnosti kyslíku; například srdeční sval má nižší schopnost provádět glykolýzu, proto je obtížnější snášet anaerobní podmínky.

více o glykolýze »

Anaerobní glykolýza

V anaerobních podmínkách (nedostatek kyslíku) je pyruvát přeměněn na dvě molekuly kyseliny mléčné s uvolňováním energie ve formě ATP.

Tento proces, který produkuje 2 ATP molekuly, nemůže přetrvávat déle než 1 nebo 2 minuty, protože akumulace kyseliny mléčné vyvolává pocit únavy a brání svalové kontrakci.

V přítomnosti kyslíku se vytvořená kyselina mléčná přemění na kyselinu pyrohroznovou, která se pak díky Krebsovu cyklu metabolizuje.

Krebsův cyklus

Skupina chemických reakcí probíhajících uvnitř buňky během buněčného dýchání. Tyto reakce jsou zodpovědné za transformaci molekul z glykolýzy na oxid uhličitý, vodu a energii. Tento proces, podporovaný sedmi enzymy, se také nazývá cyklus trikarboxylových kyselin nebo kyseliny citrónové. Krebsův cyklus je aktivní u všech zvířat, ve vyšších rostlinách a ve většině bakterií. V eukaryotických buňkách probíhá cyklus v buněčném organismu zvaném mitochondrie. Objev tohoto cyklu je přičítán britskému biochemikovi Hansovi Adolfovi Krebsovi, který v roce 1937 popsal hlavní kroky.

HLAVNÍ REAKCE

Na konci glykolýzy se vytvoří dvě molekuly pyruvátu, které vstupují do mitochondrií a transformují se na acetylové skupiny. Každá acetylová skupina, obsahující dva atomy uhlíku, se váže ke koenzymu a tvoří sloučeninu zvanou acetylkoenzym A.

Toto, podle pořadí, kombinuje s molekulou se čtyřmi atomy uhlíku, oxalacetate, tvořit sloučeninu se šesti atomy uhlíku, kyselina citrónová. V následujících krocích cyklu se molekula kyseliny citrónové postupně přepracovává, čímž dochází ke ztrátě dvou atomů uhlíku, které jsou eliminovány ve formě oxidu uhličitého. Kromě toho se v těchto pasážích uvolňují čtyři elektrony, které budou použity pro poslední krok buněčné respirace, oxidační fosforylace.

hloubková studie Krebsova cyklu »

Oxidační fosforylace

Třetí fáze buněčné respirace se nazývá oxidační fosforylace a vyskytuje se na úrovni mitochondriálních hřebenů (skládání vnitřní membrány mitochondrií). To spočívá v přenosu NADH vodíkových elektronů na transportní řetězec (nazývaný respirační řetězec), tvořený cytochromy, až na kyslík, který představuje finální akceptor elektronů. Průchod elektronů zahrnuje uvolnění energie, která je uložena ve vazbách 36 molekul adenosintifosfátu (ADP) prostřednictvím vazby fosfátových skupin a vede k syntéze 36 molekul ATP. Od redukce kyslíku a H + iontů, které se tvoří po přenosu elektronů z NADH a FADH, jsou odvozeny molekuly vody, které jsou přidány k molekulám vytvořeným Krebsovým cyklem.

Mechanismy syntézy ATP

Protony jsou vedeny vnitřní membránou mitochondrií v usnadněném procesu difúze. Enzym ATP syntáza tak získává dostatečnou energii pro produkci ATP molekul, které přenášejí fosfátovou skupinu do ADP.

Přenos elektronů přes dýchací řetězec vyžaduje zásah enzymů zvaných dehydrogenázy, které mají funkci "trhání" vodíku z donorových molekul (FADH a NADH), takže ionty H + a elektrony jsou produkovány pro dýchací řetězec ; navíc tento proces vyžaduje přítomnost některých vitaminů (zejména vitamínu C, E, K a vitaminu B2 nebo riboflavinu).

Situační bod: