Загальні реакції аеробного і анаеробного гліколізу - студопедія

Основні шляхи катаболізму глюкози

Тема: Катаболізм глюкози. Гліколіз.

Катаболізм глюкози в клітці може проходити як в аеробних, так і в анаеробних умовах, його основна функція - це синтез АТФ.

В аеробних умовах глюкоза окислюється до СО2 і Н2 О. Сумарне рівняння:

Цей процес включає кілька стадій:

1. Аеробний гліколіз - процес окислення глюкози до 2 молекул ПВК, з утворенням 2 молекул АТФ і 2 молекул НАДН2;

2. Перетворення 2 молекул ПВК в 2 молекули ацетил-КоА з виділенням 2 молекул СО2 і утворенням 2 молекул НАДН2;

3. Окислення 2 молекул ацетил-КоА в ЦТК з виділенням 4 молекул СО2. освітою 2 молекул ГТФ (дають 2 АТФ), 6 молекул НАДН2 і 2 молекул ФАДН2;

4. Реакції окислення 6 молекулами О2 10 (8) молекул НАДН2. 2 (4) молекул ФАДН2 з виділенням 6 молекул Н2 О і синтезом 34 (32) молекул АТФ в дихальному ланцюгу окисного фосфорилювання.

В результаті аеробного окислення глюкози утворюється 38 (36) молекул АТФ, з них: 4 АТФ в реакціях субстратного фосфорилювання, 34 (32) АТФ в реакціях окисного фосфорилювання. Якщо вільну енергію повного розпаду глюкози 2880 кДж / моль порівняти з енергією гідролізу високоенергетичних зв'язків 38 моль АТФ (38 моль АТФ * 50 кДж на моль АТФ = 1900 кДж), то ККД аеробного окислення складе 65%.

Катаболізм глюкози без кисню йде в анаеробному гліколізі і ПФШ (ПФП). В ході анаеробного гліколізу відбувається окислення молекули глюкози до 2 молекул молочної кислоти з утворенням 2 молекул АТФ. В анаеробних умовах гліколіз є єдиним джерелом енергії. Сумарне рівняння: С6 Н12 ПРО6 + 2Н3 РО4 + 2АДФ → 2С3 Н6 О3 + 2АТФ + 2Н2 О.

Гліколіз - головний шлях катаболізму глюкози (фруктози і галактози). Всі його реакції протікають в цитозолі.

Аеробний гліколіз - це процес окислення глюкози до ПВК, що протікає в присутності О2.

Гліколіз - це процес окислення глюкози до лактату, що протікає у відсутності О2.

Гліколіз відрізняється від аеробного тільки наявністю останньої 11 реакції, перші 10 реакцій у них спільні.

У будь-якому гликолизе можна виділити 2 етапи. 1 етап підготовчий, в ньому витрачається 2 молекули АТФ. Глюкоза фосфорилюється і розщеплюється на 2 фосфотріози. 2 етап, пов'язаний з синтезом АТФ. На цьому етапі фосфотріози перетворюються в ПВК. Енергія цього етапу використовується для синтезу 10 молекул АТФ в аеробних умовах або 4 молекул АТФ в анаеробних умовах.

1. Гексокіназа (гексокіназа II, АТФ: гексозо-6-фосфотрансферази) в м'язах фосфорилирует в основному глюкозу, менше - фруктозу і галактозу.Кm<0,1 ммоль/л. Ингибитор глюкозо-6-ф, АТФ. Активатор адреналин. Индуктор инсулин.

Глюкокіназа (гексокіназа IV, АТФ: глюкозо-6-фосфотрансферази) фосфорилирует глюкозу. Кm - 10 ммоль / л, активна в печінці, нирках. Чи не відзначено зниження глюкозо-6-ф. Індуктор інсулін. Гексокінази здійснюють фосфорилювання гексоз.

2.Фосфогексозоізомераза (глюкозо-6ф-фруктозо-6ф-ізомерази) здійснює Альдо-кетоізомерізацію відкритих форм гексоз.

3.Фосфофруктокіназа 1 (АТФ: фруктозо-6ф-1-фосфотрансферази) здійснює фосфорилювання фруктози-6ф. Реакція необоротна і найповільніша з усіх реакцій гліколізу, визначає швидкість всього гліколізу. Активується: АМФ, фруктозо-2,6-дф (потужний активатор, утворюється за участю фосфофруктокинази 2 з фруктози-6ф), фруктозо-6ф, Фн. Відзначено зниження: глюкагоном, АТФ, НАДН2. цитратом, жирними кислотами, кетоновими тілами. Індуктор реакції інсулін.

4.Альдолаза А (фруктозо-1,6-ф: ДАФ-ЛіАЗ). Альдолази діють на відкриті форми гексоз, мають 4 субодиниці, утворюють кілька ізоформ. У більшості тканин міститься альдолаза А. В печінці та нирках - альдолаза В.

5. Фосфотріозоізомераза (ДАФ-ФГА-ізомерази).

6.3-ФГА дегидрогеназа (3-ФГА: НАД + оксидоредуктаза (фосфорилюється)) складається з 4 субодиниць. Каталізує утворення макроергічних зв'язку в 1,3-ФГК і відновлення НАДН2. які використовуються в аеробних умовах для синтезу 8 (6) молекул АТФ.

7.Фосфогліцераткіназа (АТФ: 3ФГК-1-фосфотрансферази). Здійснює субстратне фосфорилювання АДФ з утворенням АТФ.

У наступних реакціях низькоенергетичний фосфоефір переходить в високоенергетичний фосфат.

8.Фосфогліцератмутаза (3-ФГК-2-ФГК-ізомерази) здійснює перенесення фосфатного залишку в ФГК з по-розкладання 3 положення 2.

9.Енолаза (2-ФГК: гідро-ЛіАЗ) від-щепляет від 2-ФГК молекулу води і утворює високоенергетичну зв'язок у фосфору. Відзначено зниження іонами F -.

10.Піруваткіназа (АТФ: ПВК-2-фосфотрансферази) здійснює субстратне фосфорилювання АДФ з утворенням АТФ. Активується фруктозо-1,6-дф, глюкозою. Відзначено зниження АТФ, НАДН2. глюкагоном, адреналіном, аланином, жирними кислотами, Ацетил-КоА. Індуктор: інсулін, фруктоза.

Утвориться енольна форма ПВК потім неферментативно переходить в бо-леї термодинамічно стабільну кетоформу. Дана реакція є останньою для аеробного гліколізу.

Подальший катаболізм 2 молекул ПВК і використання 2 відновлених НАДН2 залежить від наявності кисню.

В аеробних умовах ПВК і водень з НАДН2 транспортуються в матрикс мітохондрій.