Bu yazıda qlükozanın necə oksidləşdiyinə baxacağıq. Karbohidratlar polihidroksikarbonil tipli birləşmələr, eləcə də onların törəmələridir. Xarakterik xüsusiyyətlər aldehid və ya keton qruplarının və ən azı iki hidroksil qrupunun olmasıdır.
Karbohidratlar strukturuna görə monosaxaridlərə, polisaxaridlərə, oliqosaxaridlərə bölünür.
Monosaxaridlər
Monosaxaridlər hidroliz olunmayan ən sadə karbohidratlardır. Tərkibində hansı qrupun - aldehid və ya keton olmasından asılı olaraq aldozlar (burunlara qalaktoza, qlükoza, riboza daxildir) və ketozlar (ribuloza, fruktoza) ayrılır.
Oliqosakaridlər
Oliqosakaridlər, tərkibində qlikozid bağları ilə bağlanmış iki ilə on arasında monosaxarid mənşəli qalıq olan karbohidratlardır. Monosaxarid qalıqlarının sayından asılı olaraq disaxaridlər, trisaxaridlər və s. Qlükoza oksidləşdikdə nə əmələ gəlir? Bu daha sonra müzakirə olunacaq.
Polisaxaridlər
Polisaxaridlərqlikozid bağları ilə bir-birinə bağlanmış ondan çox monosaxarid qalıqlarını ehtiva edən karbohidratlardır. Polisaxaridin tərkibində eyni monosaxarid qalıqları varsa, ona homopolisaxarid (məsələn, nişasta) deyilir. Əgər belə qalıqlar fərqlidirsə, onda heteropolisakkaridlə (məsələn, heparinlə).
Qlükoza oksidləşməsinin əhəmiyyəti nədir?
Karbohidratların insan orqanizmindəki funksiyaları
Karbohidratlar aşağıdakı əsas funksiyaları yerinə yetirir:
- Enerji. Karbohidratların ən vacib funksiyası bədəndə əsas enerji mənbəyi kimi xidmət edir. Onların oksidləşməsi nəticəsində insanın enerji ehtiyacının yarısından çoxu ödənilir. Bir qram karbohidratın oksidləşməsi nəticəsində 16,9 kJ ayrılır.
- Ehtiyat. Qlikogen və nişasta qida saxlama formasıdır.
- Struktur. Selüloz və bəzi digər polisaxarid birləşmələri bitkilərdə güclü bir çərçivə təşkil edir. Həmçinin, onlar lipidlər və zülallarla birlikdə bütün hüceyrə biomembranlarının tərkib hissəsidir.
- Qoruyucu. Turşu heteropolisaxaridlər bioloji sürtkü rolunu oynayır. Bir-birinə toxunan və sürtünən oynaqların səthlərini, burnun selikli qişasını, həzm sistemini düzləşdirirlər.
- Antikoaqulyant. Heparin kimi bir karbohidrat mühüm bioloji xüsusiyyətə malikdir, yəni qanın laxtalanmasının qarşısını alır.
- Karbohidratlar zülalların, lipidlərin və nuklein turşularının sintezi üçün zəruri olan karbon mənbəyidir.
Orqanizm üçün karbohidratların əsas mənbəyi pəhriz karbohidratlarıdır - saxaroza, nişasta, qlükoza, laktoza). Qlükoza orqanizmin özündə amin turşuları, qliserin, laktat və piruvatdan sintez oluna bilər (qlükoneogenez).
Qlikoliz
Qlikoliz qlükoza oksidləşmə prosesinin üç mümkün formasından biridir. Bu prosesdə enerji sərbəst buraxılır, sonradan ATP və NADH-də saxlanılır. Onun molekullarından biri iki piruvat molekuluna parçalanır.
Qlikoliz prosesi müxtəlif fermentativ maddələrin, yəni bioloji təbiətli katalizatorların təsiri altında baş verir. Ən vacib oksidləşdirici maddə oksigendir, lakin qeyd etmək lazımdır ki, qlikoliz prosesi oksigen olmadıqda həyata keçirilə bilər. Bu növ qlikoliz anaerob adlanır.
Anaerob tipli qlikoliz qlükoza oksidləşməsinin mərhələli prosesidir. Bu qlikolizlə qlükoza oksidləşməsi tamamilə baş vermir. Beləliklə, qlükozanın oksidləşməsi zamanı yalnız bir piruvat molekulu əmələ gəlir. Enerji faydaları baxımından anaerob glikoliz aerobikdən daha az faydalıdır. Bununla belə, oksigen hüceyrəyə daxil olarsa, o zaman anaerob qlikoliz aeroba çevrilə bilər ki, bu da qlükozanın tam oksidləşməsidir.
Qlikoliz mexanizmi
Qlikoliz altı karbonlu qlükozanı üç karbonlu piruvatın iki molekuluna parçalayır. Bütün proses beş hazırlıq mərhələsinə və daha beşə bölünür, bu müddət ərzində ATP saxlanılırenerji.
Beləliklə, qlikoliz hər biri beş mərhələyə bölünən iki mərhələdə gedir.
Qlükoza oksidləşmə reaksiyasının №1 mərhələsi
- Birinci mərhələ. İlk addım qlükoza fosforlaşmasıdır. Saxaridin aktivləşməsi altıncı karbon atomunda fosforlaşma ilə baş verir.
- İkinci mərhələ. Qlükoza-6-fosfatın izomerləşməsi prosesi var. Bu mərhələdə qlükoza katalitik fosfoqlükozomeraza tərəfindən fruktoza-6-fosfata çevrilir.
- Üçüncü mərhələ. Fruktoza-6-fosfatın fosforlaşması. Bu mərhələdə fosfofruktokinaz-1-in təsiri altında fruktoza-1,6-difosfatın (aldolaza da deyilir) əmələ gəlməsi baş verir. Adenozin trifosfor turşusundan fruktoza molekuluna qədər fosforil qrupunu müşayiət etməkdə iştirak edir.
- Dördüncü mərhələ. Bu mərhələdə aldolazanın parçalanması baş verir. Nəticədə iki trioz fosfat molekulu əmələ gəlir, xüsusən ketozlar və eldozlar.
- Beşinci mərhələ. Trioz fosfatların izomerləşməsi. Bu mərhələdə qliseraldehid-3-fosfat qlükoza parçalanmasının növbəti mərhələlərinə göndərilir. Bu zaman dihidroksiasetonfosfatın qliseraldehid-3-fosfat formasına keçidi baş verir. Bu keçid fermentlərin təsiri altında həyata keçirilir.
- Altıncı mərhələ. Qliseraldehid-3-fosfatın oksidləşməsi prosesi. Bu mərhələdə molekul oksidləşir və sonra difosfogliserat-1, 3-ə qədər fosforlaşdırılır.
- Yeddinci mərhələ. Bu addım fosfat qrupunun 1,3-difosfogliseratdan ADP-yə köçürülməsini nəzərdə tutur. Bu addımın son nəticəsi 3-fosfogliseratdırvə ATP.
Mərhələ №2 - qlükozanın tam oksidləşməsi
- Səkkizinci mərhələ. Bu mərhələdə 3-fosfogliseratın 2-fosfogliserata keçidi həyata keçirilir. Keçid prosesi fosfogliserat mutaza kimi bir fermentin təsiri altında həyata keçirilir. Qlükoza oksidləşməsinin bu kimyəvi reaksiyası maqneziumun (Mg) məcburi iştirakı ilə davam edir.
- Doqquzuncu mərhələ. Bu mərhələdə 2-fosfogliseratın susuzlaşması baş verir.
- Onuncu mərhələ. Əvvəlki addımlar nəticəsində əldə edilən fosfatların PEP və ADP-yə transferi var. Fosfoenulpyrovat ADP-yə ötürülür. Belə kimyəvi reaksiya maqnezium (Mg) və kalium (K) ionlarının iştirakı ilə mümkündür.
Aerob şəraitdə bütün proses CO2 və H2O-ya gəlir. Qlükoza oksidləşməsi üçün tənlik belə görünür:
S6N12O6+ 6O2 → 6CO2+ 6H2O + 2880 kJ/mol.
Beləliklə, qlükozadan laktat əmələ gələrkən hüceyrədə NADH yığılmır. Bu o deməkdir ki, belə bir proses anaerobdur və oksigen olmadıqda davam edə bilər. NADH tərəfindən tənəffüs zəncirinə ötürülən son elektron qəbuledicisi oksigendir.
Qlikolitik reaksiyanın enerji balansının hesablanması prosesində nəzərə almaq lazımdır ki, ikinci mərhələnin hər addımı iki dəfə təkrarlanır. Buradan belə nəticəyə gəlmək olar ki, birinci mərhələdə iki ATP molekulu sərf olunur, ikinci mərhələdə isə fosforlaşma ilə 4 ATP molekulu əmələ gəlir.substrat növü. Bu o deməkdir ki, hər bir qlükoza molekulunun oksidləşməsi nəticəsində hüceyrə iki ATP molekulu toplayır.
Qlükozanın oksigenlə oksidləşməsinə baxdıq.
Anaerob qlükoza oksidləşmə yolu
Aerob oksidləşmə enerjinin ayrıldığı və tənəffüs zəncirində hidrogenin son qəbuledicisi kimi çıxış edən oksigenin iştirakı ilə gedən oksidləşmə prosesidir. Hidrogen molekullarının donoru substratın oksidləşməsinin aralıq reaksiyası zamanı əmələ gələn koenzimlərin (FADH2, NADH, NADPH) azaldılmış formasıdır.
Aerob dixotom tipli qlükoza oksidləşmə prosesi insan orqanizmində qlükoza katabolizminin əsas yoludur. Bu tip qlikoliz insan bədəninin bütün toxuma və orqanlarında həyata keçirilə bilər. Bu reaksiyanın nəticəsi qlükoza molekulunun suya və karbon qazına parçalanmasıdır. Bundan sonra ayrılan enerji ATP-də saxlanacaqdır. Bu prosesi təxminən üç mərhələyə bölmək olar:
- Qlükoza molekulunun bir cüt piruvik turşu molekuluna çevrilməsi prosesi. Reaksiya hüceyrə sitoplazmasında baş verir və qlükoza parçalanması üçün xüsusi bir yoldur.
- Piruv turşusunun oksidləşdirici dekarboksilləşməsi nəticəsində asetil-KoA-nın əmələ gəlməsi prosesi. Bu reaksiya hüceyrə mitoxondriyasında baş verir.
- Krebs siklində asetil-KoA-nın oksidləşməsi prosesi. Reaksiya hüceyrə mitoxondriyasında baş verir.
Bu prosesin hər mərhələsində,tənəffüs zəncirinin ferment kompleksləri ilə oksidləşən koenzimlərin azaldılmış formaları. Nəticədə qlükoza oksidləşdikdə ATP əmələ gəlir.
Kofermentlərin əmələ gəlməsi
Aerob qlikolizin ikinci və üçüncü mərhələlərində əmələ gələn koenzimlər birbaşa hüceyrələrin mitoxondrilərində oksidləşəcəklər. Bununla paralel olaraq aerob qlikolizin birinci mərhələsinin reaksiyası zamanı hüceyrə sitoplazmasında əmələ gələn NADH mitoxondrial membranlardan keçmək qabiliyyətinə malik deyil. Hidrogen sitoplazmik NADH-dən hüceyrə mitoxondriyalarına məkik dövrələr vasitəsilə ötürülür. Bu sikllər arasında əsasını ayırmaq olar - malat-aspartat.
Sonra, sitoplazmatik NADH-nin köməyi ilə oksaloasetat malata çevrilir, bu da öz növbəsində hüceyrə mitoxondriyasına daxil olur və daha sonra mitoxondrial NAD-nı az altmaq üçün oksidləşir. Oksaloasetat aspartat şəklində hüceyrə sitoplazmasına qayıdır.
Qlikolizin dəyişdirilmiş formaları
Qlikoliz əlavə olaraq 1, 3 və 2, 3-bifosfogliseratların sərbəst buraxılması ilə müşayiət oluna bilər. Eyni zamanda, bioloji katalizatorların təsiri altında 2,3-bifosfogliserat qlikoliz prosesinə qayıda bilər və sonra formasını 3-fosfogliserata dəyişə bilər. Bu fermentlər müxtəlif rol oynayır. Məsələn, hemoglobində olan 2, 3-bifosfogliserat oksigenin toxumalara ötürülməsinə kömək edir, eyni zamanda oksigen və qırmızı qan hüceyrələrinin dissosiasiyasına və yaxınlığının azalmasına kömək edir.
Nəticə
Bir çox bakteriya müxtəlif mərhələlərində qlikolizin formasını dəyişə bilər. Bu halda, müxtəlif fermentativ birləşmələrin təsiri nəticəsində onların ümumi sayını az altmaq və ya bu mərhələləri dəyişdirmək mümkündür. Anaerobların bəziləri karbohidratları başqa yollarla parçalamaq qabiliyyətinə malikdir. Termofillərin əksəriyyətində yalnız iki qlikolitik ferment var, xüsusən enolaza və piruvat kinaz.
Qlükozanın orqanizmdə necə oksidləşdiyinə baxdıq.
