Από χημική άποψη, η γλυκόζη είναι μια ζάχαρη με έξι άτομα άνθρακα και συνεπώς εμπίπτει στην κατηγορία των εξόζων.
Τα περισσότερα από τα πολύπλοκα σάκχαρα που υπάρχουν στη διατροφή χωρίζονται και μειώνονται σε γλυκόζη και άλλους απλούς υδατάνθρακες.
Η γλυκόζη, στην πραγματικότητα, λαμβάνεται με υδρόλυση πολλών υδατανθράκων, συμπεριλαμβανομένης της σακχαρόζης, της μαλτόζης, της κυτταρίνης, του αμύλου και του γλυκογόνου.
Το ήπαρ είναι σε θέση να μετατρέψει άλλα απλά σάκχαρα, όπως η φρουκτόζη, σε γλυκόζη.
Ξεκινώντας από τη γλυκόζη είναι δυνατή η σύνθεση όλων των υδατανθράκων που είναι απαραίτητα για την επιβίωση του οργανισμού.
Το επίπεδο γλυκόζης στο αίμα και τους ιστούς ρυθμίζεται με ακρίβεια από ορισμένες ορμόνες (ινσουλίνη και γλυκαγόνη). η περίσσεια γλυκόζης αποθηκεύεται σε ορισμένους ιστούς, συμπεριλαμβανομένων των μυών, με τη μορφή γλυκογόνου.
Σε βάθος:
- γλυκόζη ως τροφή (δεξτρόζη)
- γλυκόζη αίματος (γλυκόζη αίματος)
- γλυκόζη στα ούρα (γλυκοζουρία)
- Μεταφορείς γλυκόζης GLUT
- Τροποποιημένη ανοχή γλυκόζης
- OGTT Δοκιμή φόρτισης από το στόμα
- Κύκλος γλυκόζης αλανίνης
- σιρόπι γλυκόζης
Γλυκόλυση
Σημαντική κυτταρική μεταβολική οδός, υπεύθυνη για τη μετατροπή της γλυκόζης σε απλούστερα μόρια και παραγωγή ενέργειας με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP).
Η γλυκόλυση είναι μια χημική διαδικασία στην οποία ένα μόριο γλυκόζης χωρίζεται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος. αυτή η αντίδραση οδηγεί στην παραγωγή ενέργειας, αποθηκευμένη σε 2 μόρια ΑΤΡ.
Η γλυκόλυση έχει την ιδιαιτερότητα ότι μπορεί να λάβει χώρα τόσο στην παρουσία όσο και στην απουσία οξυγόνου, ακόμη και αν, στη δεύτερη περίπτωση, παράγεται μικρότερη ποσότητα ενέργειας
- Σε αερόβιες συνθήκες, τα μόρια πυροσταφυλικού οξέος μπορούν να εισέλθουν στον κύκλο Krebs και να υποστούν μια σειρά αντιδράσεων που καθορίζουν την πλήρη αποικοδόμησή τους σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό
- Σε αναερόβιες συνθήκες, από την άλλη πλευρά, τα μόρια πυροσταφυλικού οξέος αποικοδομούνται σε άλλες οργανικές ενώσεις, όπως το γαλακτικό οξύ ή το οξικό οξύ, μέσω της διαδικασίας ζύμωσης.
Φάσεις Γλυκόλυσης
Τα κύρια γεγονότα που χαρακτηρίζουν τη διαδικασία γλυκόλυσης είναι:
φωσφορυλίωση της γλυκόζης: δύο φωσφορικές ομάδες προστίθενται στο μόριο γλυκόζης, που παρέχεται από δύο μόρια ΑΤΡ που με τη σειρά τους γίνονται ADP. Έτσι σχηματίζεται 1, 6-διφωσφορική γλυκόζη.
μετασχηματισμός σε 1, 6-διφωσφορική φρουκτόζη: 1, 6-διφωσφορική γλυκόζη μετατρέπεται σε 1, 6-διφωσφορική φρουκτόζη, μια ενδιάμεση ένωση με έξι άτομα άνθρακα, η οποία με τη σειρά της χωρίζεται σε δύο απλούστερες ενώσεις, καθεμία από τις οποίες περιέχει τρία άτομα άνθρακα: φωσφορική διυδροξυακετόνη και 3-φωσφορική γλυκεραλδεΰδη. Η φωσφορική διυδροξυακετόνη μετατρέπεται σε άλλο μόριο 3-φωσφορικής γλυκεραλδεΰδης.
σχηματισμός πυρουβικού οξέος : οι δύο ενώσεις με τρία άτομα άνθρακα μετασχηματίζονται αμφότερα σε 1, 3-διφωσφογλυκερικό οξύ, στη συνέχεια σε φωσφογλυκερικό · στη συνέχεια σε φωσφοενενοπυροσταφυλικό. τέλος, σε δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος.
Κατά τη διάρκεια αυτών των αντιδράσεων συντίθενται τέσσερα μόρια ΑΤΡ και 2 του NADH.
Ισορροπία της κατάστασης
Η γλυκόλυση ξεκινώντας από ένα μόριο γλυκόζης επιτρέπει την απόκτηση:
- την καθαρή παραγωγή 2 μορίων ΑΤΡ
- ο σχηματισμός 2 μορίων μιας ένωσης, NADH (δινουκλεοτίδιο αδενίνης νικοτιναμιδίου), που ενεργεί ως φορέας ενέργειας.
Σημασία της γλυκόλυσης
Στα ζωντανά όντα, η γλυκόλυση είναι το πρώτο στάδιο των μεταβολικών οδών παραγωγής ενέργειας. επιτρέπει τη χρήση γλυκόζης και άλλων απλών σακχάρων, όπως η φρουκτόζη και η γαλακτόζη. Στους ανθρώπους, ορισμένοι ιστοί που κανονικά έχουν αερόβιο μεταβολισμό σε συγκεκριμένες συνθήκες ανεπάρκειας οξυγόνου έχουν τη δυνατότητα να αντλούν ενέργεια χάρη στην αναερόβια γλυκόλυση. Αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, σε ιστούς μυωμένων μυών που υποβάλλονται σε έντονη και παρατεταμένη σωματική προσπάθεια. Με τον τρόπο αυτό, η ευελιξία του συστήματος παραγωγής ενέργειας, που μπορεί να ακολουθεί διαφορετικές διαδρομές χημικών, επιτρέπει στον οργανισμό να ικανοποιεί τις δικές του ανάγκες. Ωστόσο, δεν είναι όλα τα υφάσματα σε θέση να αντέξουν την απουσία οξυγόνου. ο καρδιακός μυς, για παράδειγμα, έχει χαμηλότερη ικανότητα να εκτελεί γλυκόλυση, επομένως είναι πιο δύσκολο να αντέξει τις αναερόβιες συνθήκες.
περισσότερα για τη γλυκόλυση »
Αναερόβια γλυκόλυση
Σε αναερόβιες συνθήκες (έλλειψη οξυγόνου) το πυρουβικό οξύ μετασχηματίζεται σε δύο μόρια γαλακτικού οξέος με την απελευθέρωση ενέργειας με τη μορφή ΑΤΡ.
Αυτή η διαδικασία, η οποία παράγει 2 μόρια ΑΤΡ, δεν μπορεί να παραμείνει για περισσότερο από 1 ή 2 λεπτά επειδή η συσσώρευση γαλακτικού οξέος παράγει την αίσθηση της κόπωσης και εμποδίζει τη συστολή των μυών.
Με την παρουσία οξυγόνου, το γαλακτικό οξύ που έχει σχηματιστεί μετατρέπεται σε πυροσταφυλικό οξύ, το οποίο στη συνέχεια μεταβολίζεται χάρη στον κύκλο του Krebs.
Κύκλος Krebs
Ομάδα χημικών αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα μέσα στο κύτταρο κατά τη διαδικασία κυτταρικής αναπνοής. Αυτές οι αντιδράσεις είναι υπεύθυνες για τον μετασχηματισμό των μορίων από τη γλυκόλυση σε διοξείδιο του άνθρακα, νερό και ενέργεια. Αυτή η διαδικασία, που ευνοείται από επτά ένζυμα, ονομάζεται επίσης κύκλος τρικαρβοξυλικών οξέων ή κιτρικού οξέος. Ο κύκλος Krebs δραστηριοποιείται σε όλα τα ζώα, στα ανώτερα φυτά και στα περισσότερα βακτήρια. Στα ευκαρυωτικά κύτταρα ο κύκλος λαμβάνει χώρα σε έναν κυτταρικό οργανισμό που ονομάζεται μιτοχόνδρια. Η ανακάλυψη αυτού του κύκλου αποδίδεται στον βρετανό βιοχημικό Hans Adolf Krebs, ο οποίος το 1937 περιγράφει τα κύρια βήματα.
ΚΥΡΙΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ
Στο τέλος της γλυκόλυσης, σχηματίζονται δύο μόρια πυροσταφυλικού, τα οποία εισέρχονται στα μιτοχόνδρια και μετατρέπονται σε ομάδες ακετυλίου. Κάθε ομάδα ακετυλίου, που περιέχει δύο άτομα άνθρακα, δεσμεύεται σε ένα συνένζυμο, σχηματίζοντας μια ένωση που ονομάζεται ακετυλοκοζύμη Α.
Αυτό, με τη σειρά του, συνδυάζεται με ένα μόριο με τέσσερα άτομα άνθρακα, οξαλικό άλας, για να σχηματίσει μια ένωση με έξι άτομα άνθρακα, κιτρικό οξύ. Στα επόμενα στάδια του κύκλου, το μόριο του κιτρικού οξέος επαναδιατυπώνεται σταδιακά, χάνοντας έτσι δύο άτομα άνθρακα που απομακρύνονται με τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα. Επιπλέον, σε αυτά τα περάσματα απελευθερώνονται τέσσερα ηλεκτρόνια τα οποία θα χρησιμοποιηθούν για το τελευταίο στάδιο κυτταρικής αναπνοής, οξειδωτική φωσφορυλίωση.
σε βάθος μελέτη του κύκλου του Krebs »
Οξειδωτική φωσφορυλίωση
Η τρίτη φάση της κυτταρικής αναπνοής καλείται οξειδωτική φωσφορυλίωση και εμφανίζεται στο επίπεδο των μιτοχονδριακών κορυφών (αναδίπλωση της εσωτερικής μεμβράνης των μιτοχονδρίων). Συνίσταται στη μεταφορά ηλεκτρονίων υδρογόνου NADH σε μια αλυσίδα μεταφοράς (που ονομάζεται αναπνευστική αλυσίδα), που σχηματίζεται από τα κυτοχρώματα, μέχρι το οξυγόνο, το οποίο αντιπροσωπεύει τον τελικό αποδέκτη ηλεκτρονίων. Η διέλευση ηλεκτρονίων περιλαμβάνει την απελευθέρωση ενέργειας η οποία αποθηκεύεται στους δεσμούς 36 μορίων διφωσφορικής αδενοσίνης (ADP) μέσω της δέσμευσης φωσφορικών ομάδων και η οποία οδηγεί στη σύνθεση 36 μορίων ΑΤΡ. Από τη μείωση του οξυγόνου και των ιόντων Η + που σχηματίζονται μετά τη μεταφορά ηλεκτρονίων από τα NADH και FADH, παράγονται μόρια νερού τα οποία προστίθενται σε αυτά που παράγονται με τον κύκλο Krebs.
Μηχανισμοί σύνθεσης ATP
Τα πρωτόνια διέρχονται μέσω της εσωτερικής μεμβράνης μιτοχονδρίων σε μια διευκολυνόμενη διαδικασία διάχυσης. Η ενζυματική συνθετάση ΑΤΡ αποκτά έτσι επαρκή ενέργεια για να παράγει μόρια ΑΤΡ, μεταφέροντας μια φωσφορική ομάδα στο ΑϋΡ.
Η μεταφορά των ηλεκτρονίων μέσω της αναπνευστικής αλυσίδας απαιτεί την παρέμβαση των ενζύμων που ονομάζονται αφυδρογονάσες, τα οποία έχουν τη λειτουργία της «διάσπασης» του υδρογόνου από τα μόρια του δότη (FADH και NADH), έτσι ώστε τα Η + ιόντα και τα ηλεκτρόνια παράγονται για την αναπνευστική αλυσίδα ? Επιπλέον, αυτή η διαδικασία απαιτεί την παρουσία ορισμένων βιταμινών (συγκεκριμένα βιταμίνης C, Ε, Κ και βιταμίνης Β2 ή ριβοφλαβίνης).
Σημείο κατάστασης:
- η κατεδάφιση της γλυκόζης με αερόμπικ (κύκλος Krebs) οδηγεί στον σχηματισμό 38 ΑΤΡ
- η κατεδάφιση της γλυκόζης από αναερόβια (γλυκόλυση) οδηγεί στο σχηματισμό 2 ΑΤΡ
