Пълно окисление на глюкозата

В тази статия ще разгледаме как става окисляването на глюкозата. Въглехидратите са съединения от полихидроксикарбонилен тип, както и техните производни. Типични признаци са наличието на алдехидни или кетонни групи и поне две хидроксилни групи.

По своята структура въглехидратите се подразделят на монозахариди, полизахариди, олигозахариди.

Монозахариди

окисляване глюкозата

Монозахаридите са най-простите въглехидрати, които не могат да бъдат хидролизирани. В зависимост от това коя група присъства в състава - алдехид или кетон, се изолират алдози (те включват галактоза, глюкоза, рибоза) и кетоза (рибулоза, фруктоза).

Олигозахариди

Олигозахаридите са въглехидрати, които съдържат от два до десет остатъка от монозахариден произход, свързани посредством гликозидни връзки. В зависимост от количеството остатъци от монозахариди се разграничават дизахариди, тризахариди и т.н. Какво се образува, когато глюкозата се окисли? Повече за това по-късно.

Полизахариди

Полизахаридите са въглехидрати, които съдържат повече от десет монозахаридни остатъка, свързани помежду си с гликозидни връзки. Ако полизахаридът съдържа същите монозахаридни остатъци, тогава той се нарича хомополизахарид (например нишесте). Ако такива остатъци са различни, тогава хетерополизахарид (например хепарин).

Какво е значението на окисляването на глюкозата?

Функции на въглехидратите в човешкото тяло

Въглехидратите изпълняват следните основни функции:

  1. Енергия. Най-важната функция на въглехидратите, тъй като те служат като основен източник на енергия в тялото. В резултат на тяхното окисление е удовлетворено повече от половината от енергийните нужди на човека. В резултат на окисляването на един грам въглехидрати се отделят 16,9 kJ.
  2. Резерв. Гликогенът и нишестето са форма на съхранение на хранителни вещества.
  3. Структурни. Целулозата и някои други полизахаридни съединения образуват силен гръбнак в растенията. Те също така, в комбинация с липиди и протеини, са съставна част на всички клетъчни биомембрани.
  4. Защитни. За киселинните хетерополизахариди е отредена ролята на биологичен лубрикант. Те облицоват повърхностите на ставите, които се допират и трият една в друга, носната лигавица, храносмилателния тракт.
  5. Антигоагулант. Въглехидрати като хепарин имат важно биологично свойство, а именно предотвратяват съсирването на кръвта.
  6. Въглехидратите са източник на въглерод, необходим за синтеза на протеини, липиди и нуклеинови киселини.

окисляването глюкозата

За организма основният източник на въглехидрати са хранителните въглехидрати - захароза, нишесте, глюкоза, лактоза). Глюкозата може да се синтезира в самото тяло от аминокиселини, глицерол, лактат и пируват (глюконеогенеза).

Гликолизата е една от трите възможни форми на окисляване на глюкозата. В този процес се освобождава енергия, която впоследствие се съхранява в ATP и NADH. Една от молекулите му се разпада на две молекули пируват.

Процесът на гликолиза протича под действието на различни ензимни вещества, т.е. катализатори от биологично естество. Най-важният окислител е кислородът, но трябва да се отбележи, че процесът на гликолиза може да се извърши при липса на кислород. Този вид гликолиза се нарича анаеробна.

Анаеробната гликолиза е поетапен процес на окисляване на глюкозата. При тази гликолиза окисляването на глюкозата е непълно. По този начин, когато глюкозата се окисли, се образува само една молекула пируват. По отношение на енергийната печалба, анаеробната гликолиза е по-малко полезна от аеробната гликолиза. Ако обаче кислородът навлезе в клетката, тогава анаеробната гликолиза може да се превърне в аеробна гликолиза, която е пълното окисление на глюкозата.

Механизъм на гликолиза

глюкозата

В процеса на гликолиза, шест-въглеродната глюкоза се разпада на две молекули три-въглероден пируват. Целият процес е разделен на пет подготвителни етапа и още пет, през които енергията се съхранява в АТФ.

Така гликолизата протича на два етапа, всеки от които е разделен на пет етапа.

Етап No 1 от реакцията на окисляване на глюкозата

  • Първа стъпка. На първия етап настъпва фосфорилиране на глюкозата. Захаридът се активира чрез фосфорилиране при шестия въглероден атом.
  • Втора фаза. Извършва се изомеризация на глюкозо-6-фосфат. На този етап глюкозата се превръща във фруктоза-6-фосфат чрез каталитична фосфоглюкоизомераза.
  • Трети етап. Фосфорилиране на фруктоза-6-фосфат. На този етап образуването на фруктоза-1,6-дифосфат (наричана още алдолаза) става под въздействието на фосфофруктокиназа-1. Тя участва в акомпанимента на фосфорилната група от аденозин трифосфорната киселина до молекулата на фруктозата.
  • Четвърти етап. На този етап алдолазата се разцепва. В резултат на това се образуват две молекули триозен фосфат, по-специално кетоза и елдоза.
  • Пети етап. Изомеризация на триозни фосфати. На този етап глицералдехид-3-фосфатът се изпраща към следващите етапи на разграждане на глюкозата. Когато това се случи, преминаването на дихидроксиацетон фосфат във формата на глицералдехид-3-фосфат. Този преход се осъществява под действието на ензими.
  • Шести етап. Процесът на окисление на глицералдехид-3-фосфат. На този етап молекулата се окислява и последващото й фосфорилиране до дифосфоглицерат-1,3.
  • Седми етап. Този етап включва трансфер на фосфатната група от 1,3-дифосфоглицерат към ADP. Крайният резултат от този етап е 3-фосфоглицерат и АТФ.