Этапы энергетического обмена

Энергетический обмен — это по-этапный распад сложных органических соединений, протекающий с выделением энергии, которая запасается в макроэргических связях молекул АТФ и используется потом в процессе жизнедеятельности клетки, в том числе на биосинтез, т.е. пластический обмен.

В аэробных организмах выделяют три последовательных этапа энергетического обмена:

  1. Подготовительный — расщепление биополимеров до мономеров.
  2. Бескислородный — гликолиз — расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты.
  3. Кислородный — расщепление пировиноградной кислоты до углекислого газа и воды.

Подготовительный этап

На подготовительном этапе энергетического обмена происходит расщепление поступивших с пищей органических соединений на более простые, обычно мономеры. Так углеводы расщепляются до сахаров, в том числе глюкозы; белки — до аминокислот; жиры — до глицерина и жирных кислот.

Хотя при этом выделяется энергия, она не запасается в АТФ и, следовательно, не может быть использована впоследствии. Энергия рассеивается в виде тепла.

Расщепление полимеров у многоклеточных сложноорганизованных животных протекает в пищеварительном тракте под действием выделяющихся сюда железами ферментов. Затем образовавшиеся мономеры всасываются в кровь в основном через кишечник. Уже кровью питательные вещества разносятся по клеткам.

При этом не все вещества разлагаются до мономеров в пищеварительной системе. Расщепление многих происходит непосредственно в клетках, в их лизосомах. У одноклеточных организмов поглощенные вещества попадают в пищеварительные вакуоли, где и перевариваются.

Образовавшиеся мономеры могут использоваться как для энергетического, так и пластического обмена. В первом случае они расщепляются, во-втором – из них синтезируются компоненты самих клеток.

Бескислородный этап энергетического обмена

Бескислородный этап протекает в цитоплазме клеток и в случае аэробных организмов включает только гликолиз — ферментативное многоступенчатое окисление глюкозы и ее расщепление до пировиноградной кислоты, которую также называют пируватом.

Молекула глюкозы включает шесть атомов углерода. При гликолизе она расщепляется до двух молекул пирувата, который включает три атома углерода. При этом отщепляется часть атомов водорода, которые передаются на кофермент НАД, который, в свою очередь, потом будет участвовать в кислородном этапе.

Часть выделяющейся при гликолизе энергии запасается в молекулах АТФ. На одну молекулу глюкозы синтезируется всего две молекулы АТФ.

Энергия, оставшаяся в пирувате, запасенная в НАД, у аэробов далее будет извлечена на следующем этапе энергетического обмена.

В анаэробных условиях, когда кислородный этап клеточного дыхания отсутствует, пируват «обезвреживается» в молочную кислоту или подвергается брожению. При этом энергия не запасается. Таким образом, здесь полезный энергетический выход обеспечивается только малоэффектвным гликолизом.

Кислородный этап

Кислородный этап протекает в митохондриях. В нем выделяют два подэтапа: цикл Кребса и окислительное фосфорилирование. Поступающий в клетки кислород используется только на втором. В цикле Кребса происходит образование и выделение углекислого газа.

Цикл Кребса протекает в матриксе митохондрий, осуществляется множеством ферментов. В него поступает не сама молекула пировиноградной кислоты (или жирной кислоты, аминокислоты), а отделившаяся от нее с помощью кофермента-А ацетильная группа, включающая два атома углерода бывшего пирувата. За многоступенчатый цикл Кребса происходит расщепление ацетильной группы до двух молекул CO

2 и атомов водорода. Водород соединяется с НАД и ФАД. Также происходит синтез молекулы ГДФ, приводящей к синтезу потом АТФ.

На одну молекулу глюкозы, из которой образуется два пирувата, приходится два цикла Кребса. Таким образом, образуется две молекулы АТФ. Если бы энергетический обмен заканчивался здесь, то суммарно расщепление молекулы глюкозы давало бы 4 молекулы АТФ (две от гликолиза).

Окислительное фосфорилирование протекает на кристах – выростах внутренней мембраны митохондрий. Его обеспечивает конвейер ферментов и коферментов, образующий так называемую дыхательную цепь, заканчивающуюся ферментом АТФ-синтетазой.

По дыхательной цепи происходит передача водорода и электронов, поступивших в нее от коферментов НАД и ФАД. Передача осуществляется таким образом, что протоны водорода накапливаются с внешней стороны внутренней мембраны митохондрий, а последние ферменты в цепи передают только электроны.

В конечном итоге электроны передаются молекулам кислорода, находящимся с внутренней стороны мембраны, в результате чего они заряжаются отрицательно. Возникает критический уровень градиента электрического потенциала, приводящий к перемещению протонов через каналы АТФ-синтетазы. Энергия движения протонов водорода используется для синтеза молекул АТФ, а сами протоны соединяются с анионами кислорода с образованием молекул воды.

Энергетический выход функционирования дыхательной цепи, выраженный в молекулах АТФ, велик и суммарно составляет от 32 до 34 молекул АТФ на одну исходную молекулу глюкозы.

Analysis of Human Natural Killer Cell Metabolism

Изоляция НК-клеток от периферической крови обеспечивает чистую и жизнеспособную популяцию

Анализ внеклеточного потока основан на измеренииконцентрации H и O2 в хорошо и не будет различать различные популяции клеток или их жизнеспособность. По этой причине, получение очень чистой и жизнеспособной популяции ячейки интересов было ключевым шагом, чтобы преуспеть в этих экспериментах.

Изоляция НК-клеток от периферической крови была выполнена, как указано в разделе 2. Для оценки чистоты и жизнеспособности полученных НК-клеток были окрашены и проанализированы цитометрия потока(рисунок 2A). Моноядерные ячейки были закрыты на участке, показывающем вперед (FSC-A) против области бокового рассеяния (SSC-A). В этой популяции одиночные ячейки были закрыты по диагонали на участке, показывающем высоту FSC-A по сравнению с форвардным рассеянием (FSC-H).

В рамках единочисленных популяций была оценена жизнеспособность, которая, как было установлено, превышает 98% как в ПМБК, так и в популяциях нк-клеток. Чистота изолированной популяции клеток НК была установлена двойным окрашиванием против CD3 (присутствует в Т-клетках, доминирующей популяции среди PBMCS) и CD56 или NKp46(рисунок 2B). Нк-клетки определяются как популяция отрицательных для CD3 и положительных для CD56 или NKp46. В соответствии с этими критериями чистота НК-клеток составила около 88%, что представляет собой 18-кратное обогащение нк-клеток по сравнению с теми, которые присутствуют в популяции ПБМС.

Значения OCR и ECAR зависят от номера ячейки

Для митохондриального стресс-теста клетки были метаболически возмущены добавлением трех различных соединений: олигомицина, ДНП и антимицина А и ротенона. Для каждого типа клеток, количество клеток на колодец были тщательно оптимизированы для внеклеточного анализа потока эксперимента. Рисунок 3A показывает репрезентативные участки митохондриальной скорости потребления кислорода (OCR) с использованием нескольких человеческих

6номеров НК клеток (0,75х 10 6, 0,187 х10 6, 0,094 х 106 и 0,047 х 106). Все измерения были выполнены в трихате. Номера клеток линейно коррелируют с количеством ДНК или белка в колодец(рисунок 3B). Как и ожидалось, высокие числа ячеек отображали более высокие значения OCR, в то время как менее 0,187 х 106 ячеек на колодец не дают надежных результатов. С другой стороны, более высокие числа клеток (1,5 х10 6) не были оптимальными, так как при добавлении DNP концентрация кислорода в оке была полностью истощена вкаждом цикле (рисунок 3C),
что исключает точный расчет OCR. Концентрация uncoupler должна быть титрована тщательно для каждого типа клетки, как не добавляя достаточные результаты DNP в submaximal OCR, тогда как добавлять слишком много может ингибировать максимальный OCR также. В клетках НК человека, 100 МКМ DNP было установлено, что оптимальная доза (Рисунок 3D). Другие разъединения, такие как карбонил цианид-4-(trifluoromethoxy) фенилгидразон (FCCP) или карбонил цианид м-хлорофенил гидразин (CCCP) могут быть использованы вместо DNP, но должны быть титрован для каждого типа клеток, а также.

Для стресс-теста на гликолиз, после базового измерения ECAR, клетки, жаждут глюкозы, были возмущены следующими соединениями: глюкоза, антимицин А и ротенон и 2-DG. На рисунке 3E показаны репрезентативные участки ECAR с использованием нескольких номеров НК-клеток (0,75x 10 6,0,375x 106,0,094 x 106 и 0,047 x 106). Все измерения были выполнены в трихате. Анализ стресса гликолиза был наиболее успешным при самой высокой плотности покрытия, в то время как менее 0,187 х 106 клеток на колодец не дают надежных результатов.

Лечение ИЛ-15 повышает базальные и максимальные значения OCR и ECAR

Для последующих экспериментов использовалась оптимальная плотность посева 0,75х 10 6 клеток на колодец. НК-клетки были культурны при наличии или отсутствии насыщенных концентраций цитокинов IL-15 в течение 48 ч, после чего их жизнеспособность была признана 93,7 и 4,8% и 85,7 и 12,0%, соответственно. Рисунок 4A,B показывает типичный митохондриальный стресс-тест эксперимент с 0,75 х 106 НК-клеток на колодец. В этом тесте, олигомицин приводит к резкому снижениюпотребления кислорода (рисунок 4A) и увеличение ECAR, который представляет собой переход на гликолиз, чтобы попытаться сохранить клеточный уровень АТФ (Рисунок 4B). Активация НК-клеток ИЛ-15 вызвала увеличение как митохондриального потребления кислорода, так и внеклеточного подкисления. Этот результат был последовательным, когда несколько человеческих субъектов былисравнены ( Рисунок 4C). Базальное, максимальное и связанное с АТФ дыхание, но не протонная утечка или нехондриальное дыхание, увеличенное с ИЛ-15(рисунок 4C,D). Кроме того, снизилась скорость OCR/ECAR, что указывает на тенденцию к переходу к гликолитическому метаболизму после стимуляции IL-15(рисунок 4E).

Рисунок 4F,G показывает типичный эксперимент стресс-теста гликолиза с 0,75 х 106 НК клеток на колодец. Добавление глюкозы вызвало значительное увеличение ECAR из-за активации гликолиза, в то время как последующее добавление антимицина А и ротенона привело к компенсационной гликолизу, а 2-DG вызвало ингибирование пути и снижение ECAR до минимума(рисунок 4F). Параллельно глюкоза последовательно вызывала небольшое снижение потребления кислорода, возможно, эффектом Крабтри20, в то время как антимицин А и ротенон полностью блокировали дыхание и 2-DG не обеспечивают никаких дальнейших эффектов(рисунок 4G). Активация как внеклеточного подкисления, так и митохондриального потребления кислорода с ИЛ-15 также может наблюдаться в этом тесте, и опять же это согласуется при использовании клеток от несколькихдоноров (рисунок 4H).


Рисунок 1: Схема экстраклеточного потока анализов.
(A)Схема гликолиза, трикарбоксийного кислотного цикла (TCA) и электронной транспортной цепи (ETC). Ингибиторы различных шагов написаны красным цветом. Поток электронов в ETC представлен зеленым цветом с NADH в качестве донора и O2 в качестве окончательного приемлемого. (B) Гликолиз стресс-тест схематический профиль, представляющий внеклеточной скорости подкисления (ECAR) по сравнению со временем. (C)Митохондриальный схемный профиль стресс-теста, представляющий скорость потребления кислорода (OCR) по сравнению со временем. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.


Рисунок 2: Естественные клетки Killer (NK), очищенные от периферийных моноядерных клеток (PBMCs).
(A)Стратегия Гэтинга следовала для оценки чистоты и жизнеспособности НК-клеток (правая колонка) по сравнению с общей суммой PBMCs (левая колонка). Из ворот моноядерных ячеек (верхних панелей) были выбраны одиночные ячейки (средние панели) и измерена жизнеспособность (нижние панели). (B) живые клетки были окрашены для CD3 и CD56 или NKp46. Цифры в панелях указывают процент ячеек в выбранных регионах. Результаты являются репрезентативными для трех независимых экспериментов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.


Рисунок 3: Оптимизация митохондриальных и глюкозных стресс-тестов в активированных клетках НК человека.
(A) Митохондриальный стресс-тест: OCR для каждого покрытия плотности (0,75х 10 6, 0,375х 10 6, 0,187х 10 6, 0,094 х 106 и 0,047 х 106) показано. Каждая точка данных представляет среднее количество 3 скважин со стандартным отклонением. Результаты являются репрезентативными для 3 независимых экспериментов. (B) ДНК (верхняя панель) и белковые (нижняя панель) уровни в хорошо на различных плотности покрытия. Результаты являются репрезентативными по крайней мере в трех независимых экспериментах. Каждая точка данных представляет среднее количество 3 скважин со стандартным отклонением. Результаты являются репрезентативными для 3 независимых экспериментов. (C)Сырые следы уровня кислорода в скважинах, не содержащих клеток (черный след), 0,75 х10 6 клеток (синий след) или 1,5 х 106 клеток (зеленый след). В зеленом следе после добавления DNP, кислород полностью истощается в каждом цикле. (D) Запасная дыхательная способность 0,75 х 106 клеток была протестирована при наличии нескольких концентраций DNP. (E) Гликолиз Стресс-тест: ECAR для каждого покрытия плотности (0,75 х10 6, 0,375 х10 6, 0,187х 10 6, 0,094 х 106 и 0,047 х 106) показано. Каждая точка данных представляет среднее количество 3 скважин со стандартным отклонением. Результаты являются репрезентативными для 3 независимых экспериментов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.


Рисунок 4: Обнаружение метаболических изменений после активации НК-клеток ИЛ-15.
Митохондриальный стресс-тест: OCR(A)и ECAR(B)участки показаны для 0,75 х10 6 отдыхающих или IL-15 активированных клеток. Каждая точка данных представляет среднее количество 3 скважин со стандартным отклонением. Результаты являются репрезентативными для 5 независимых экспериментов. Базальные и максимальные изменения дыхания для отдельных доноров человека показаны в (C), в то время как АТФ-связанное дыхание, утечка протонов, не митохондриальное дыхание(NMR) показаныв ( D ) и соотношение OCR/ECAR показано в (E). Гликолиз Стресс-тест: ECAR(F) и OCR (G) участки показаны для 0,75 х 106 отдыха или IL-15 активированных клеток. Каждая точка данных представляет среднее количество 3 скважин со стандартным отклонением. Результаты являются репрезентативными для 5 независимых экспериментов. Базальные и максимальные внеклеточные изменения подкисления для отдельных доноров человека показаны в (H). ns: не значительный; р-˂ 0,05; р-˂ 0,01; р ˂ 0.001. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.


Рисунок 5: Вклад TCA и гликолиза на ECAR.
Первые измерения ECAR в значительной степени соответствуют подкислению из-за CO2, производимого в цикле TCA. После добавления глюкозы в топливный гликолиз вклад подкисления, полученного TCA, в ECAR уменьшается. Инъекции антимицина А и Ротенона блокируют ТЦА, а гликолиз компенсирует увеличение спроса на АТФ за счет увеличения до максимального уровня (компенсационный гликолиз). Блокада гликолиза на 2-DG уменьшает ECAR до минимальных уровней, соответствующих подкислению, которое не связано с гликолизом или дыхательной активностью, а также с любым остаточным гликолизом, не полностью ингибируется 2-DG (пост 2-DG-подкисление). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Реагента Рабочая концентрация Клон (для антител) Окончательный объем окрашивания
Мышь анти-человеческий CD3 BV711 50 нг/мл UCHT1 100 мкл
Мышь анти-человеческий CD56 PE 1/50 разбавления B159 100 мкл
Мышь анти-человека NkP46 PE 1/50 разбавления 9/E2 100 мкл
Жизнеспособность красителя 1/1000 разбавления 500 мкл

Таблица 1: Реагенты и антитела, используемые для цитометрии потока.

within-page=»1″ fo:keep-with-next.within-page=»always»>
Митохондриальный стресс-тест
Порт Объем Составной 10x Акции Окончательная концентрация в анализе
A 20 мкл олигомицин 10 МКМ 1 МКМ
B 22 мкл Dnp 1 мМ 0,1 мМм
C 25 мкл антимицин А и ротенон По 10 МКМ каждый По 1 МКМ каждый
Стресс-тест на гликолиз
Порт Объем Составной 10x Акции Окончательная концентрация в анализе
A 20 мкл Глюкозы 100 мМ 10 мМ
B 22 мкл антимицин А и ротенон По 10 МКМ каждый По 1 МКМ каждый
C 25 мкл 2-DG 500 мМ 50 мМ

within-page=»1″>Таблица 2: Погрузка соединения.

Шаг Цикл Повторите (время)
Смесь Подожди Измерения
Калибровки ––
Эквилибрация ––
Базовые показания 3 минуты 0 минут 3 минуты 3
Конец цикла ––
Инжектор Порт А ––
Измерения 3 минуты 0 минут 3 минуты 3
Конец цикла ––
Инжектор Порт B ––
Измерения 3 минуты 0 минут 3 минуты 3
Конец цикла ––
Инжектор Порт C ––
Измерения 3 минуты 0 минут 3 минуты 3
Конец цикла ––
Окончание программы ––

within-page=»1″>Таблица 3: Макет программы.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

почему жир полезнее кислородных коктейлей / Tion / Habr

Привет всем в блоге

компании Тион

! Мы разрабатываем системы умного микроклимата, вентиляции и очистки воздуха. Один из наших врагов – духота. Из-за нее не получается нормально спать, учиться, работать. Усталость, апатия, невнимательность – все это симптомы нехватки кислорода.

Слово «гипоксия» на слуху. Но у многих в голове полная неразбериха по поводу кислородного голодания, его профилактики и лечения. Например, люди верят в пользу кислородных коктейлей, хотя оказывается, что намного больше пользы от жирной пищи.

Разберем по косточкам эти и другие популярные мифы и факты о гипоксии.

Введение: АТФ, гликолиз, гипоксия

Топливо, на котором работает каждая клетка организма – аденозинтрифосфат, или просто АТФ. Когда расщепляется молекула АТФ, выделяется энергия. Она идет на мышечные сокращения, обмен веществ и все остальные реакции и процессы.

Чтобы организм продолжал жить, ему надо постоянно восполнять энергетический запас. Молекулы АТФ образуются в ходе особой реакции – гликолиза. Это превращение глюкозы в АТФ.

Гликолиз бывает двух типов:

С кислородом
Глюкоза + кислород = 36 молекул АТФ + углекислый газ + вода

Без кислорода
Глюкоза = 2 молекулы АТФ + углекислый газ + вода + молочная кислота

Без кислорода энергии становится в разы меньше. Наиболее активно гликолиз проходит в мышцах и нервных клетках. Мышцы теряют тонус, появляется невнимательность, сонливость, голова «плохо варит». К тому же выделяется молочная кислота, из-за которой ноют мышцы.

Надо компенсировать недостаток энергии. Кислорода нет, значит, надо больше глюкозы. Организм начинает требовать углеводы, хочется чего-нибудь сладенького.

Конец введения. Переходим к главному. Сначала – мифы о кислородном голодании.

Миф №1: мало кислорода, потому и гипоксия

Все привыкли думать, что в душном помещении уменьшается количество кислорода в воздухе и от этого возникает гипоксия. Кислорода в душном воздухе действительно становится меньше. Но организм реагирует не на кислород, а на углекислый газ.

Углекислого газа в свежем воздухе 0,05%, или 500 ppm. Усталость и другие неприятные симптомы появляются, когда углекислого газа становится в 4 раза больше, 2000 ppm и больше. Разница составляет 1500 ppm, всего 0,15%, но мы ее ощущаем. Состояние организма при высокой концентрации СО2 в крови называется гиперкапния.

Кислорода в свежем воздухе 20%. Неприятные ощущения появятся, когда уровень О2 упадет до 15%. Но прежде чем это произойдет, концентрация СО2 успеет вырасти до критических значений. Так что в душном помещении первой появится не гипоксия, а гиперкапния.

Задача любой приточной вентиляции – снизить количество углекислого газа в воздухе, а не обогатить его кислородом.

При отравлении углекислым газом гемоглобин в крови хуже связывается с кислородом. В результате кровь переносит по организму меньше кислорода. И вот тут уже возникает гипоксия тканей.

Миф Правда
В духоте нечем дышать, кислорода мало.
Появляется гипоксия.
В духоте нечем дышать, много углекислого газа.
Появляется гиперкапния, а потом уже гипоксия.

Миф №2: кислородные товары помогут

Курс специальной кислородной терапии в США стоит больше 1000 долларов. Кислородные бары и магазины предлагают кучу товаров от гипоксии: кислородные коктейли, обогащенную кислородом воду, кислородную косметику, даже кислородные ванночки для ног.

Ажиотаж вокруг всех этих кислородных товаров есть. А вот клинических подтверждений и медицинских доказательств в их пользу – нет.

Более того, есть товары против гипоксии, которые не имеют вообще никакого отношения к кислороду. Например, насыщенная кислородом вода от компании Rose Creek Company: лабораторные исследования кислорода в ней не обнаружили. И есть подозрения, что это не единственная компания, которая спекулирует на теме кислородного голодания.

Почему не доказана польза кислородных товаров? Причина элементарная: кислород усваивается в легких, и только в легких. Ни через кожу, ни через желудок и кишечник организм не может получить кислород для гликолиза.

Миф Правда
Кислородные товары помогают при гипоксии. Кислородные товары бесполезны при гипоксии.

Миф №3: спать надо дольше

Есть мнение, будто долгий сон поможет избавиться от кислородного голодания. Плохая новость для любителей поспать: это неправда.

Еще одна плохая новость, на этот раз для тех, кто храпит: храп усиливает кислородное голодание. Звук храпа издает вибрирующая гортань. Вибрация гортани говорит о нестабильном состоянии дыхательного пути. Есть риск, что во сне он будет сжиматься и дыхание будет периодически прерываться. Задержки дыхания усиливают гипоксию.

Даже без храпа мышцы языка и гортани расслабляются во сне. Из-за этого дыхательный путь сужается, дыхание становится более частым и поверхностным. И это тоже усиливает гипоксию, пусть и не так сильно, как задержка дыхания.

Миф Правда
Во сне организм восстанавливается от гипоксии. Во сне дыхание становится поверхностным или прерывистым.
Чем дольше спишь, тем сильнее гипоксия.

С мифами всё. Переходим к фактам.

Факт №1: кислород усваивается только в альвеолах

Выше уже упоминалось, что кислород может попасть в кровь только через легкие. Но этот факт настолько же важен, насколько и прост. Поэтому обращаем на него особое внимание.

Воздух проникает в организм по такому пути:

  • Носовая полость
  • Глотка
  • Гортань
  • Трахея
  • Два главных бронха: в левое и правое легкое
  • Сеть более мелких бронхов и бронхиол в каждом легком
  • Альвеола – пузырек, которым заканчивается каждая бронхиола

Каждая альвеола опутана сетью тонких капилляров. Здесь кислород и проникает из воздуха в кровь, проходя через альвеолярно-капиллярную мембрану.

Факт №2: для дыхания нужен жир

С внутренней стороны стенки альвеол покрыты специальным веществом, сурфактантом. Он поддерживает альвеолы в форме пузырьков и не дает им схлопнуться на выдохе. И самое главное: с сурфактантом кислород намного быстрее попадает из альвеол в кровь.

Сурфактант состоит на 90% из жиров, на 10% из белков и углеводов. Мало жиров в рационе – в легких будет мало сурфактанта. Кислород будет усваиваться плохо, и даже самый свежий воздух не спасет от гипоксии.

Растительных и животных жиров в рационе должно быть поровну.
Ценные источники растительных жиров – оливковое, кедровое, льняное масла и масло виноградных косточек.
Ценные источники животных жиров – яичный желток, икра, сметана, сливочное масло, желтый сыр.

Если съесть что-нибудь жирное, в организме буквально через несколько часов начинается синтез сурфактанта. Этим занимаются

альвеолоциты

– клетки эпителия, который выстилает стенки альевол.

Факт №3: инфекции, алкоголь, сигареты и выхлопные газы усиливают гипоксию

Для бактерий сурфактант – настоящая вкуснятина. Поэтому они стремятся попасть в альвеолы. В верхних дыхательных путях и бронхах микробам плохо: двигаться мешает слизь и реснитчатый эпителий на стенках дыхательных трубок, кашлевой рефлекс так и норовит «выплюнуть» их из легких, повсюду иммунные клетки-убийцы.

Другое дело – альвеолы. Там нет слизи, реснитчатого эпителия и кашлевого рефлекса, зато есть вкусный и питательный сурфактант и куча кислорода.

Если бактерии поселились в альвеолах, развивается пневмония. При вялотекущей пневмонии бактерии потихоньку подъедают сурфактант, появляется гипоксия.

Теперь понятно, почему в народной медицине простуду, туберкулез и другие легочные болезни лечат жирным молоком или топленым маслом. Эти продукты не убивают бактерии, но восстанавливают слой сурфактанта и снимают симптомы гипоксии.
Что еще плохо влияет на сурфактант и вызывает гипоксию:

  • Алкоголь
    Спиртовые пары проходят через сурфактант на выдохе и разжижают его.
  • Сигареты
    При курении альвеолы забиваются смолами. Синтез сурфактанта блокируется. Поэтому курильщики находятся в состоянии перманентной гипоксии.
  • Выхлопные газы
    Функции сурфактанта нарушаются примерно по тому же принципу, что и при курении.
  • Ацетон
    Химические пары в косметических салонах и химчистке тоже разрушают сурфактант.

Заключение


  1. Вялость, сонливость, невнимательность, постоянно хочется сладкого – все эти симптомы могут говорить о гипоксии.
  2. Позаботьтесь о воздухообмене дома. Не для того, чтобы обогатить кислородом воздух, а чтобы удалить из него лишний углекислый газ.
  3. Не тратьте деньги на кислородные товары.
  4. Не заставляйте себя спать дольше обычного. Это не поможет при гипоксии. Лучше проветрите спальню.
  5. Ешьте яйца, икру, жирную рыбу, желтый сыр. Заправляйте салаты оливковым маслом.
  6. Про алкоголь и курение советов не будет. Борьба с привычками и соблазнами – дело непростое. А вот от выхлопных газов постарайтесь защититься, хотя бы дома. Если живете рядом с дорогой, держите окна плотно закрытыми, проветривайте дом через приточную вентиляцию.

Будьте здоровы!

Биология — 9

Этапы энергетического обмена. В ходе реакций распада выделяется энергия. Часть энергии, выделившейся при расщеплении неорганических соединений, запасается в виде АТФ. Энергетический обмен проходит в несколько этапов.

Первый этап называется подготовительным этапом. На этом этапе сложные органические соединения расщепляются до простых соединений. Образовавшиеся маленькие молекулы проникают в клетки тканей. Образовавшаяся на первичном этапе энергия выделяется наружу в виде тепла.

Ключевые слова

• гликолиз
• кислородный этап
• кристы
• матрикс

Второй этап энергетического обмена проходит в цитоплазме клетки. Так как этот этап проходит без участия кислорода, его называют еще и бескислородным этапом. На этом этапе происходит расщепление глюкозы, поэтому этот процесс называют еще и гликолизом (от греч. “glykys” — сладкий и “lysis” — растворение, распад). Процесс протекает при активном участии ферментов.

В процессе гликолиза при расщеплении одной молекулы глюкозы образуется две молекулы трехуглеродного соединения — пировиноградной кислоты (C3H4O3) и две молекулы АТФ.

Третий этап энергетического обмена — кислородный этап. Кислородный этап протекает в митохондриях с обязательным участием кислорода. На этом этапе пировиноградная кислота при участии кислорода окисляется до углекислого газа и воды. На кислородном этапе при окислении каждой молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ. Этот этап также называют клеточным дыханием. Клеточное дыхание происходит с участием ферментов, содержащихся в кристах митохондрий; они активизируют окислительные реакции органических веществ.

Молекулярные процессы расщепления



Вопрос 1. Что такое гликолиз?

Гликолиз – ферментативный анаэробный (бескислородный) процесс расщепления глюкозы до пировиноградной кислоты.

Вопрос 2. На чём основывается утверждение учёных, что гликолиз — древний процесс, который появился в живой природе раньше кислородного расщепления?

Потому что гликолиз проходит в анаэробных условиях (без участия кислорода), а, как мы знаем, первичная атмосфера Земли не содержала кислород.

Вопрос 3. О чём свидетельствует факт, что в процессах жизнедеятельности клеток прокариот и эукариот наблюдается гликолиз?

Гликолиз – приспособительный процесс к жизни клеток (организмов). Когда клетки находятся без кислорода или его не хватает, то происходит гликолиз.

Вопрос 4. Какие особенности молекулы АТФ позволяют считать её макроэнергетическим соединением?

АТФ относится к так называемым макроэргическим соединениям, то есть к химическим соединениям, содержащим связи, при гидролизе которых происходит освобождение значительного количества энергии. Гидролиз макроэргических связей молекулы АТФ, сопровождаемый отщеплением 1 или 2 остатков фосфорной кислоты, приводит к выделению, по различным данным, от 40 до 60 кДж/моль.

Вопрос 5. Какое биологическое значение в том, что процессы окисления органических веществ в клетке протекают ступенчато?

На каждой из ступеней процесса окисления органических веществ в клетке происходят преобразования глюкозы, которые используются на нужды клетки. Также на каждом из этапов разное потребление кислорода, а то и вовсе без кислорода, что является биологическим приспособлением. Также ступенчатый процесс окисления дает полное окисление молекулы глюкозы и клетка обеспечивается 36 молекулами АТФ.

Наличие в живой материи разных высокоупорядоченных биохимических процессов гликолиза (в цитоплазме), кислородного дыхания (в митохондриях), как и фотосинтеза (в хлоропластах), позволяет судить о наличии в живой клетке целостных молекулярных биологических систем, а также о молекулярном структурном уровне как исключительно важном, основополагающем и обеспечивающем все процессы жизни на Земле.

Энергетический обмен. Дыхание

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора  биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.

В этой статье, посвященной теме энергетического обмена в клетках, будут рассматриваться процессы расщепления  углеводов как основных органических веществ, служащих для энергетических нужд организмов.

Большинство живых существ на Земном шаре являются аэробными организмами. То есть для жизни им необходим кислород воздуха.

Но на вопрос  для чего мы дышим,

большинство ответит: «для того, чтобы кровь, а посредством нее и все ткани организма насытить кислородом». И всё!

А для чего надо ткани насыщать кислородом? Этот вопрос уже   ставит в затруднительное положение многих.  

Как репетитор биологии по Скайпу,  должен подчеркнуть, что  потребляемый аэробными организмами КИСЛОРОД необходим лишь для того, чтобы попасть в МИТОХОНДРИИ  и осуществить окисление органических веществ для выработки энергии АТФ.

Отсюда и двойное название у митохондрий. Их называют и дыхательным центром и энергетическими станциями клетки. Выходит, кислород больше ни для чего и не нужен.

Меньшая часть организмов на Земле получают энергию не используя кислород для расщепления органических веществ (анаэробные организмы), но их энергетический обмен протекает с гораздо меньшей эффективностью, чем у аэробов.

           Разберем вкратце все три этапа энергетического обмена у аэробных организмов

Первый этап энергетического обмена, называется подготовительным. Он заключается в расщеплении крупных молекул органических веществ  до более мелких составных частей при участии воды (реакции гидролиза):

а) если расщеплению подвергаются чужеродные органические вещества пищи, то этот процесс протекает в желудочно-кишечном тракте;
б) если расщеплению подвергаются собственные органические вещества клеток, то этот процесс происходит за счет ферментов клеточных лизосом.  При этом вся энергия расщепления выделяется в виде тепла и молекулы АТФ не образуются.

Второй этап, называется гликолизом. Рассмотрим  его на примере расщепления самого распространенного источника энергии в клетке — молекулы глюкозы, являющейся гексозой, то есть С6 соединением.

Одна молекула глюкозы, подвергаясь бескислородному окислению (расщеплению) в цитоплазме клеток, дает 2 молекулы пировиноградной кислоты ПВК (С3 соединение). Выход энергии при этом незначительный, за счет субстратного фосфорилирования запасается всего 2 молекулы АТФ.

Для анаэробных организмов, собственно, таким запасанием энергии расщепления глюкозы в 2 молекулы АТФ, энергетический обмен и ограничивается. В зависимости от вида микроорганизмов конечными продуктами брожения (бескислородного расщепления) у них являются  крупные органические молекулы молочной кислоты  — С3 соединение (молочно-кислые бактерии), уксусной кислоты — С2 соединение (уксусно-кислые бактерии), этилового спирта — С соединение (дрожжи) и т.д.

А вот аэробные организмы «научились» извлекать максимум энергии. У них в специализированных   клеточных органеллах — митохондриях, осуществляется процесс окислительного фосфорилирования (создается большой запас энергии в виде еще 36 молекул АТФ).

Итак, мы помним, что второй бескислородный этап у аэробов закончился образованием из одной молекулы глюкозы двух молекул ПВК (пировиноградная кислота — лишь при недостатке поступления в организм молекулярного кислорода при беге, интенсивной работе, ПВК переходит в молочную кислоту, которая, временно накапливаясь, может вызвать  усталость мышечной ткани).

При достаточном обеспечении митохондрий клеток кислородом,  ПВК в матриксе митохондрий поступает в цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислототкрытый Кребсом и поэтому названный его именем), где расщепляясь на многих стадиях до  СО2 и воды, обеспечивает энергией восстановление НАД (никотин-амиддинуклеотида) до НАД*Н.

Молекулы НАД*Н «питают» своей энергией цепь переноса электронов (ЦПЭ), которая находится на кристах митохондрий и служит окислительному фосфорилированию (образованию из АДФ  —> АТФ). Причем без молекулярного кислорода ЦПЭ вообще не будет работать. Кислород, как сильный окислитель, являясь конечным акцептором электронов в цепи переноса электронов,  обеспечивает её бесперебойную работу. 

Такое тесное «сотрудничество» цепи переноса электронов с циклом Кребса в митохондриях обеспечивает осуществление процесса образования АТФ путем окислительного фосфорилирования с высокой эффективностью.

***************************************

У кого есть вопросы по  статье к репетитору биологии по Скайпу,  замечания, пожелания — прошу в комментарии.

а) гликолиз б) спиртовое брожение в) подготовительный этап энергетического обмена г) полное окисление 9)на подготовительной стадии энергетического обмена исходными веществами являются а) полисахариды б) аминокислоты в) жирные кислоты г) моносахариды 10)на подготовительном этапе энергетического обмена образуются а) аминокислоты, глюкоза, жирные кислоты б) 36 молекул атф и молочной кислоты в) 2 молекулы атф и пвк г) уксусная кислота и спирт установи верные ответы и допиши предложение. 11)какой из процессов обеспечивает эукариотические клетки энергией наиболее эффективно? а) спиртовое брожение б) гликолиз в) окислительное фосфорилирование г) фотосинтез 12)это процесс а) расщепления глюкозы ферментами б) синтеза белков из аминокислот в) синтеза атф из адф г) синтеза глюкозы из неорганических соединений он является этапом а) катаболизма б) гликолиза в) анаболизма г) фотосинтез и протекает а) в цитоплазме б) на внешней мембрана митохондрий в) в лизосомах г) на внутренней мембрана митохондрий — Знания.

org

1)Обозначь, какие из суждений верны.

А. В процессе гликолиза в мышцах человека при больших нагрузках накапливается молочная кислота.
Б. При длительных нагрузках в мышцах увеличивается содержание АТФ и кислорода.

2)Ферментативное расщепление глюкозы без участия кислорода — это

а)подготовительный этап обмена
б)пластический обмен
в)биологическое окисление
г)гликолиз

3)В бескислородной стадии энергетического обмена расщепляются молекулы :
а) белка до аминокислот
б) пировиноградной кислоты до углекислого газа и воды
в) глюкозы до пировиноградной кислоты
г) полисахаридов до глюкозы

4)Гликолиз завершается
а) синтезом 2 молекул АТФ
б) образованием 38 молекул АТФ
в) образованием АДФ
г) синтезом 36 молекул АТФ

5)Кислородное расщепление глюкозы значительно эффективнее брожения, так как при этом :
а) синтезируются 38 молекул АТФ
б) освобождаемая энергия выделяется в виде тепла
в) синтезируются 2 молекулы АТФ
г) происходит использование энергии

6)Процесс гликолиза завершается:
а) полным распадом АТФ
б) образованием 38 молекул АТФ
в) образованием 2 молекул АТФ
г) образованием 36 молекул АТФ

7)Запиши, сколько молекул АТФ синтезируется в результате кислородного этапа (запиши только число).

8)В желудочно-кишечном тракте животного (и человека) проходит:
а) гликолиз
б) спиртовое брожение
в) подготовительный этап энергетического обмена
г) полное окисление

9)На подготовительной стадии энергетического обмена исходными веществами являются
а) полисахариды
б) аминокислоты
в) жирные кислоты
г) моносахариды

10)На подготовительном этапе энергетического обмена образуются
а) аминокислоты, глюкоза, жирные кислоты
б) 36 молекул АТФ и молочной кислоты
в) 2 молекулы АТФ и ПВК
г) уксусная кислота и спирт

Установи верные ответы и допиши предложение.

11)Какой из процессов обеспечивает эукариотические клетки энергией наиболее эффективно?
а) спиртовое брожение
б) гликолиз
в) окислительное фосфорилирование
г) фотосинтез

12)Это процесс
а) расщепления глюкозы ферментами
б) синтеза белков из аминокислот
в) синтеза АТФ из АДФ
г) синтеза глюкозы из неорганических соединений
Он является этапом
а) катаболизма
б) гликолиза
в) анаболизма
г) фотосинтез
И протекает
а) в цитоплазме
б) на внешней мембрана митохондрий
в) в лизосомах
г) на внутренней мембрана митохондрий

Что такое гликолиз? Где он происходит ?, Путь и продукты

Где это происходит?

Путь и продукты


Что такое гликолиз?

Слово «гликолиз» происходит от греческих слов «Glykos», что означает сладкий (сахар), и «Lysis», что означает «расщеплять» или «расщеплять». Следовательно, гликолиз (или гликолитический путь) можно описать как метаболическое расщепление глюкозы (6-угольного сахара) с целью высвобождения энергии.

Для различных организмов энергия в форме аденозинтрифосфата (АТФ) требуется для биохимических реакций (например, реакций, участвующих в сокращении мышц). Таким образом, глюкоза, основной источник энергии, должна быть расщеплена в ходе нескольких последующих процессов, чтобы высвободить эту химическую энергию.

Помимо аденозинтрифосфата, этот метаболический путь также высвобождает две молекулы НАДН (никотинамидадениндинуклеотид) и пирувата (трехуглеродная молекула).

* Гликолиз был открыт в 1897 году немецкими учеными Хансом Бюхнером и Эдуардом Бюхнером, когда они стремились получить бесклеточный дрожжевой экстракт.


Где происходит гликолиз?

Гликолиз — первая фаза клеточного дыхания. Это происходит в цитоплазме, где расположены связанные ферменты и факторы. Этот процесс анаэробный и поэтому не требует энергии. Таким образом, было показано, что это один из самых древних метаболических путей, который мог происходить даже в простейших клетках (самых ранних прокариотических клетках).


Путь и продукты гликолиза


Транспорт глюкозы в клетку

Как уже упоминалось, глюкоза является основным источником энергии. Однако, учитывая, что этот простой сахар может быть недоступен, организм должен расщеплять большие молекулы (например, полимерные углеводы, такие как крахмал).

Распад крахмала начинается во рту, где амилаза отвечает за расщепление крахмала на сахара. В тонком кишечнике эта активность осуществляется ферментами карбогидразы, которые продолжают действовать на молекулы крахмала.

Для того чтобы гликолиз начался, глюкоза должна транспортироваться в клетку (из кишечника в эпителиальные клетки), где и происходит процесс. Одна группа транспортеров, участвующих в транспорте глюкозы в клетки или из клеток, известна как GLUT (транспортеры глюкозы). Это белки с сайтами связывания субстрата, на которых молекулы глюкозы связываются для транспорта.

После этого связывания (с сайтами, открытыми внутри или снаружи клетки), переносчик претерпевает конформационные изменения, которые в конечном итоге приводят к тому, что молекула транспортируется через липидный бислой внутрь или из клетки.


Фосфорилирование I

После того, как глюкоза успешно транспортируется в клетку, фосфорильная группа добавляется в присутствии гексокиназы типа II в различных типах тканей в организме или глюкокиназы (также известной как гексокиназа IV) в печень. Эта реакция широко известна как фосфорилирование и включает присоединение фосфорильной группы к шестому (6-му) атому углерода молекулы сахара.

Как уже упоминалось, переносчики глюкозы, расположенные на клеточной мембране, способны транспортировать глюкозу в клетку и из клетки.Однако, добавляя фосфорильную группу к этой молекуле сахара, она захватывается и не может быть выведена из клетки. Таким образом, этот шаг служит для захвата молекулы сахара в клетке.

* Во время фосфорилирования АТФ обеспечивает фосфат, который добавляется к шестому атому углерода молекулы сахара. Это превращает молекулу АТФ в АДФ. Этой реакции способствует любой из двух упомянутых выше ферментов, в зависимости от типа вовлеченных клеток.

* Было также показано, что добавление фосфорильной группы делает молекулу сахара более реакционной, менее стабильной по сравнению с исходной молекулой сахара / глюкозы и, таким образом, готовой к гликолизу.


Изомеризация

После того, как молекула глюкозы превращается в глюкозо-6-фосфат посредством фосфорилирования, она затем превращается во фруктозу. Этому этапу способствует фермент изомераза фосфогексозы. Здесь фермент сначала открывает глюкозо-6-фосфатное кольцо, чтобы обнажить альдегидную группу, которая является реактивной частью молекулы.

Группа превращается в кетозную группу, что в конечном итоге приводит к образованию фруктозо-6-фосфата. Однако при необходимости эту молекулу можно превратить обратно в глюкозо-6-фосфат.


Фосфорилирование II

Молекула фруктозы, образующаяся на стадии изомеризации, подвергается фосфорилированию, что делает ее еще более реакционной. Этому способствует фермент фосфофруктокиназа I.

Стоит отметить, что в молекуле фруктозо-6-фосфата шестой (6-й) атом углерода все еще содержит фосфат, который был добавлен на первом этапе фосфорилирования.Затем на этом этапе фермент добавляет фосфатную группу к первому атому углерода молекулы сахара.

Это приводит к образованию молекулы, известной как 1,6-бифосфат фруктозы. В отличие от бифосфата, в котором фосфатные группы расположены рядом друг с другом в молекуле, молекула бифосфата состоит из атомов углерода между фосфатными группами. Здесь молекулы углерода создают расстояние между фосфатными группами.

* Как и в случае с первым фосфорилированием, для второго фосфорилирования также требуется молекула АТФ, чтобы обеспечить фосфат. До сих пор в этом процессе использовались две молекулы АТФ.

* В отличие от фруктозо-6-фосфата, который может храниться как гликоген, фруктозо-1,6-бифосфат не может храниться. На этом этапе считается, что он совершил гликолиз и поэтому не может вернуться. Это также дополнительно дестабилизирует молекулу, так что она может быть легко разрушена на следующей стадии.


Расщепление 1,6-бифосфата фруктозы


Эта стадия гликолиза включает распад молекулы на две 3 углеродные молекулы. Хотя две молекулы имеют по 3 атома углерода каждая, они не идентичны. Здесь молекула фруктозы, фруктозо-1,6-бифосфат, сначала раскрывается, чтобы обнажить углеродную связь для расщепления.

Следовательно, необходимо раскрыть циклическую форму молекулы фруктозы в цепную форму. После открытия фермент альдолаза воздействует на углеродную связь, тем самым расщепляя молекулу с образованием двух 3 углеродных молекул.

Одна из молекул известна как дигидроксиацетонфосфат (DHAP), который содержит 3 атома углерода и фосфорильную группу на одном из атомов углерода.Другая 3-углеродная молекула известна как глицеральдегид-3-фосфат (G3P) и также состоит из 3 атомов углерода и фосфорильной группы.

В то время как глицеральдегид-3-фосфат находится непосредственно в гликолитическом пути и может перейти на следующий этап, дигидроксиацетонфосфат сначала должен быть преобразован в глицеральдегид-3-фосфат, прежде чем он сможет перейти на следующий этап этой стадии гликолиза.

* На этой стадии, как уже упоминалось, молекула фруктозы (фруктоза 1,6-бисфосфатаза) расщепляется с образованием двух молекул по 3 углерода.Тот факт, что эти две молекулы различны, очень важен, поскольку он позволяет правильно регулировать метаболизм клеток в целом.

В то время как глицеральдегид-3-фосфат непосредственно участвует в производстве энергии АТФ, дигидроксиацетонфосфат — нет. Это означает, что превращение дигидроксиацетонфосфата в глицеральдегид-3-фосфат будет во многом зависеть от потребностей клетки.

В сценарии, когда в клетке уже слишком много АТФ, нет причин для продолжения производства АТФ.В результате нет необходимости в продолжении гликолиза. Фермент триозофосфат-изомераза может превращать глицеральдегид-3-фосфат в дигидроксиацетонфосфат, который затем может быть преобразован в триглицериды перед хранением в виде жиров.

Однако в сценарии, когда требуется больше АТФ (например, во время бега, который требует больше энергии), тогда равновесие должно смещаться вправо. Это означает, что вместо преобразования глицеральдегид-3-фосфата в дигидроксиацетонфосфат, фермент триозофосфатизомераза должен преобразовать дигидроксиацетонфосфат в глицеральдегид-3-фосфат, который затем можно использовать для производства энергии АТФ.

* В клетке преобладающей молекулой является дигидроксиацетонфосфат (около 96 процентов в равновесном состоянии). Это позволяет ему быть основным источником глицеральдегид-3-фосфата, таким образом позволяя равновесию сдвигаться вправо, поскольку требуется больше АТФ.

* Дигидроксиацетонфосфат (DHAP) и глицеральдегид-3-фосфат (G3P) являются изомерами друг друга. Хотя они имеют одинаковую формулу, атомы расположены по-разному, что, в свою очередь, означает, что они имеют разные свойства.В присутствии фермента триозофосфат-изомеразы они могут легко превращаться друг в друга.

Чтобы преобразовать дигидроксиацетонфосфат (кетон) в глицеральдегид-3-фосфат (альдозу), фермент должен передать водород, расположенный на первом атоме углерода дигидроксиацетонфосфата, на второй атом углерода глицеральдегид-3-фосфата. При этом он быстро превращает кетозу в альдозу посредством окислительно-восстановительной реакции, при которой водород передается от одного углерода первой молекулы ко второму углероду второй молекулы.


Превращение глицеральдегид-3-фосфата в пируват


Это последняя стадия гликолиза, которая включает превращение глицеральдегид-3-фосфата в пируват, АТФ и НАДН. На этой стадии пути гликолиза глицеральдегид-3-фосфат из второй стадии сначала превращается в 1,3-бисфосфоглицерат (также известный как 1,3-бисфосфоглицериновая кислота).

В этой реакции фермент глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа участвует в присоединении ортофосфата (Pi) к глицеральдегид-3-фосфату (на третьем углероде молекулы) с образованием 1,3-бисфосфоглицерата.

Учитывая, что процесс также требует присутствия кофермента (никотинамидадениндинуклеотида) NAD +, он восстанавливается до NADH путем добавления иона водорода из глицеральдегид-3-фосфата. Следовательно, вся реакция приводит к производству 1,3-бисфосфоглицерата, двух (2) молекул НАДН и дополнительного иона водорода. В отличие от глицеральдегид-3-фосфата, 1,3-бисфосфоглицерат состоит из двух фосфорильных групп

На следующем этапе этой стадии фосфорильная группа переносится с 1,3-бисфосфоглицерата на молекулу АДФ, в результате чего образуется молекула АТФ. и 3-фосфоглицерат.Эта реакция, широко известная как фосфорилирование на уровне субстрата, катализируется ферментом фосфоглицераткиназой.

Стоит отметить, что на этом этапе участвуют две молекулы 1,3-бисфосфоглицерата. По этой причине две молекулы АДФ участвуют в реакции, приводящей к производству двух (2) молекул АТФ.

* Как упоминалось ранее, на первой стадии гликолиза используются всего две молекулы АТФ. Однако к тому времени, когда мы дойдем до реакции фосфорилирования на уровне субстрата, производятся две молекулы АТФ. Следовательно, на этом конкретном этапе общий чистый произведенный АТФ равен нулю, поскольку процесс вернул только два АТФ, которые были первоначально использованы.

Под действием фермента фосфоглицератмутазы (в присутствии 2,3-бифосфоглицерата) молекула 3-фосфоглицерата, полученная на предыдущем этапе, превращается в 2-фосфоглицерат. Здесь фосфорильная группа, расположенная на третьем атоме углерода молекулы (3-фосфоглицерат), перемещается на второй углерод молекулы, тем самым превращая молекулу в 2-фосфоглицерат.

Благодаря превращению 3-фосфоглицерата он становится немного более реактивным (будучи более нестабильным), чем 2-фосфоглицерат. В свою очередь, молекулы 2-фосфоглицерата превращаются в фосфоенолпируват под действием фермента енолазы.

Этот этап особенно важен, поскольку он приводит к производству молекулы (фосфоенолпирувата / PEP), которая может эффективно переносить молекулу фосфорила, необходимую для производства другой молекулы АТФ.

Это реакция дегидратации, в результате которой образуется не только фосфоенолпируват, но и молекула воды.Здесь фермент удаляет молекулу гидроксила, расположенную на первом углероде, и водород со второго углерода, чтобы сформировать молекулу воды.


* Как правило, что касается ферментов, мутаза переносит группу, расположенную в одном месте молекулы, в другое место на молекуле, тем самым изменяя ее свойства.

* По сравнению с 2-фосфоглицератом, фосфоенолпируват (енол) имеет высокий потенциал переноса фосфорила, что делает реакцию очень важной.

На последней стадии гликолитического пути в дополнение к молекуле АТФ образуется молекула пирувата. Эта реакция катализируется пируваткиназой в присутствии АДФ. Ион водорода также важен для реакции, учитывая, что он заменяет фосфорильную группу, расположенную на молекуле фосфоенолпирувата, таким образом позволяя добавить группу к молекуле АДФ. В результате реакция производит молекулу пирувата, а также молекулы АТФ.

Здесь, поскольку в реакции участвуют два (2) 3-фосфоглицерата, образуются две молекулы АТФ и 2 молекулы пирувата.В то время как АТФ образуется за счет добавления фосфорильной группы к молекуле АДФ, молекула пирувата образуется путем замены фосфорильной группы на ион водорода.

* Судьба пирувата во многом зависит от присутствия или отсутствия кислорода. В отсутствие кислорода (анаэробный) пируват восстанавливается (получает гидриды) до молочной кислоты, в то время как НАДН окисляется и превращается в 2 НАД + с помощью лактазной дегидрогеназы (ЛДГ).

Хотя кислота (молочная кислота) может быть преобразована обратно в глюкозу в печени или использована для производства АТФ, это может привести к повышению кислотности крови за счет снижения pH.В присутствии кислорода пируват обычно превращается в ацетил-КоА и, следовательно, входит в цикл Кребса, где он участвует в производстве дополнительной энергии.

* Как правило, гликолиз приводит к образованию двух молекул АТФ.

См. Также: Pentose Phosphate Pathway, Anaerobes, Glycosomes

Return from Glycolysis to MicroscopeMaster home


Ссылки

Berg JM, Tymoczko JL, and Stryer L.(2002). Гликолиз — это путь преобразования энергии во многих организмах: биохимия. 5-е издание.

Берг Дж. М., Тимочко Дж. Л. и Страйер Л. (2002). Гликолиз и глюконеогенез.

Дэвид А. Бендер. (2014). Введение в питание и обмен веществ, пятое издание.

Рахил Чаудри; Мэтью Варакалло. (2019). Биохимия, Гликолиз.

Роберт А. Харрис и Эдвин Т. Харпер. (2001). Гликолитический путь.

Ссылки

https: // www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Glycolysis. aspx

https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/gluosis-transporter

Где происходит гликолиз?

Гликолиз

Привет, и добро пожаловать в видео о гликолизе! Вообще говоря, гликолиз — это то, что происходит внутри организма при переработке пищи. Но как выглядит этот процесс и как он работает? Давайте взглянем!

Метаболизм происходит от греческого корня, означающего «изменение».«Наши тела превращают пищу в полезную энергию для наших клеток. Но мы едим всевозможную пищу, содержащую все виды питательных веществ, так откуда же нашему телу знать, как все расщеплять?

Во-первых, давайте посмотрим на это в целом. Наш организм использует два пути метаболизма питательных веществ. Если наше тело расщепляет вещество на макромолекулы , мы считаем это катаболическим путем. Этот процесс высвобождает энергию в виде АТФ. Если наше тело вырабатывает более сложные молекул из других более простых предшественников, мы считаем это анаболическим путем, для завершения которого требуется энергия.

Сегодня мы поговорим об особом типе катаболической реакции, называемой гликолизом. Гликолиз используется для расщепления обычного углевода, называемого глюкозой, в полезную энергию для организма.

Поскольку большая часть нашего рациона состоит из глюкозы, это основной процесс производства энергии в наших клетках. Глюкоза также является единственным топливом для мозга в условиях отсутствия голода, единственным топливом для красных кровяных телец и наиболее стабильной гексозой, поэтому она имеет низкую тенденцию к модификации белков, что делает ее отличным источником первичной энергии.

Чтобы дать вам некоторый контекст, важно отметить, что гликолиз является частью более крупного процесса, называемого клеточным дыханием, который включает гликолиз, цикл Кребса, цепь переноса электронов и АТФ-синтазу. В нашем сегодняшнем видео мы сосредоточимся только на гликолизе, который является первым шагом в этом более широком процессе. Гликолиз происходит в цитоплазме и включает две стадии, которые расщепляют глюкозу — молекулу с 6 атомами углерода.

На первой стадии глюкоза расщепляется на два фосфорилированных 3-углеродных соединения в результате ряда реакций.

На второй стадии каждое из трехуглеродных соединений окисляется с образованием пирувата и двух молекул АТФ.

Теперь давайте углубимся немного глубже, начав с одной молекулы глюкозы в цитоплазме.

Шаг 1. Наша молекула глюкозы превращается в глюкозо-6-фосфат путем фосфорилирования, так что она остается в клетке и обладает потенциалом переноса фосфорила. Это катализируется ферментом гексокиназой и использует одну молекулу АТФ.

Этап 2. Глюкозо-6-фосфат превращается в фруктозо-6-фосфат, изомер глюкозо-6-фосфата.Этот шаг важен, потому что фруктозо-6-фосфат легко расщепляется, а глюкозо-6-фосфат — нет.

Этап 3. Фруктозо-6-фосфат превращается в фруктозо-1,6-бисфосфат в результате другого цикла фосфорилирования, что означает, что к обеим сторонам цепи присоединена фосфатная группа. На этом этапе молекула улавливается в форме фруктозы и используется одна молекула АТФ.

Шаг 4: Это фактический шаг расщепления. Фруктозо-1,6-бисфосфат расщепляется на GAP и DHAP. Только молекула GAP готова к следующему этапу гликолиза.DHAP требует дальнейшей обработки на этапе 5.

Этап 5: DHAP преобразуется в GAP, чтобы он также мог продолжить процесс гликолиза.

На этом мы завершили первую стадию гликолиза! Мы начали с одной молекулы глюкозы, а в итоге получили две молекулы GAP, который является нашим трехуглеродным предшественником для второй стадии. На первом этапе мы не генерировали АТФ, а вместо этого использовали две молекулы АТФ для этапов фосфорилирования. Цель второго этапа — преобразовать две наши молекулы GAP в пируват посредством серии окислительного фосфорилирования. Чтобы не усложнять задачу, мы пройдем вторую стадию с одной молекулой GAP за раз.

Давайте вернемся к шагу 6. ​​

Шаг 6: На этом шаге каждая молекула GAP преобразуется в 1,3-бисфосфоглицерат. Мы можем сократить это до 1,3-BPG.

Причина, по которой мы создали 1,3-BPG, заключается в том, что он имеет высокий потенциал переноса фосфорила в вновь образованной фосфатной группе. Если мы разорвем эту связь, она высвободит энергию. В дополнение к 1,3-BPG реакция также производит одну молекулу НАДН, который является переносчиком электронов высокой энергии, который может быть использован для генерации АТФ позже в клеточном дыхании.

Шаг 7: 1,3-BPG превращается в 3-фосфоглицерат путем удаления молекулы фосфата из 1,3-BPG и добавления ее к 3-фосфоглицерату. Это действие генерирует энергию в виде одной молекулы АТФ.

Этап 8: 3-фосфоглицерат превращается в 2-фосфоглицерат с образованием другого высокоэнергетического соединения-переносчика фосфорила.

Шаг 9: 2-фосфоглицерат превращается в фосфоенолпируват или PEP.

Это еще одно высокоэнергетическое соединение, поэтому оно нестабильно и легко превращается в пируват на следующем этапе.

Шаг 10: ПЭП превращается в пируват, который является конечным продуктом гликолиза.

На этом этапе преобразования генерируется еще одна молекула АТФ, в результате чего получается две молекулы АТФ для второй стадии процесса и гликолиза в целом.

На этом завершается второй этап нашей первой молекулы GAP, но помните, что на первом этапе образовались две молекулы GAP. Все это означает, что нам нужно снова пройти вторую стадию для второй молекулы GAP. В конце концов, энергия, выделяемая в этом процессе, производит две молекулы НАДН для дальнейшего использования в метаболическом процессе и две молекулы пирувата.После обработки пируват переходит в цикл Кребса, который также известен как цикл лимонной кислоты, для дальнейшей обработки.

Подводя итог, в цитоплазме происходит гликолиз, в результате которого глюкоза расщепляется на два фосфорилированных 3-углеродных соединения с последующим окислением этих соединений с образованием пирувата и двух молекул АТФ.

Надеюсь, этот обзор был полезен! Спасибо за просмотр и удачной учебы!

Понимание гликолиза — AP Biology

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или больше ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее то информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы вуза предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении может быть направлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в качестве ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатов), если вы искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права. Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись владельца авторских прав или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного расположения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; и Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении прав, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

10 шагов гликолиза

Гликолиз, что переводится как «расщепление сахаров», представляет собой процесс высвобождения энергии внутри сахаров. При гликолизе шестиуглеродный сахар, известный как глюкоза, расщепляется на две молекулы трехуглеродного сахара, называемого пируватом.Этот многоступенчатый процесс дает две молекулы АТФ, содержащие свободную энергию, две молекулы пирувата, две высокоэнергетические молекулы НАДН, несущие электроны, и две молекулы воды.

Гликолиз

  • Гликолиз — это процесс расщепления глюкозы.
  • Гликолиз может происходить с кислородом или без него.
  • Гликолиз дает две молекулы пирувата , две молекулы АТФ , две молекулы НАДН и две молекулы воды .
  • Гликолиз происходит в цитоплазме .
  • В расщеплении сахара участвуют 10 ферментов. 10 этапов гликолиза организованы в порядке, в котором определенные ферменты действуют на систему.

Гликолиз может происходить с кислородом или без него. В присутствии кислорода гликолиз — первая стадия клеточного дыхания. В отсутствие кислорода гликолиз позволяет клеткам производить небольшое количество АТФ в процессе ферментации.

Гликолиз происходит в цитозоле цитоплазмы клетки.Сеть из двух молекул АТФ производится путем гликолиза (две используются в процессе, а четыре производятся). Узнайте больше о 10 этапах гликолиза ниже.

Шаг 1

Фермент гексокиназа фосфорилирует или добавляет фосфатную группу к глюкозе в цитоплазме клетки. В этом процессе фосфатная группа из АТФ переносится на глюкозу с образованием глюкозо-6-фосфата или G6P. Во время этой фазы потребляется одна молекула АТФ.

Шаг 2

Фермент фосфоглюкомутаза изомеризует G6P в его изомер фруктозо-6-фосфат или F6P.Изомеры имеют одинаковую молекулярную формулу, но разное расположение атомов.

Шаг 3

Киназа , фосфофруктокиназа , использует другую молекулу АТФ для переноса фосфатной группы на F6P с целью образования фруктозо-1,6-бисфосфата или FBP. До сих пор использовались две молекулы АТФ.

Шаг 4

Фермент альдолаза расщепляет 1,6-бисфосфат фруктозы на кетон и молекулу альдегида. Эти сахара, дигидроксиацетонфосфат (DHAP) и глицеральдегид-3-фосфат (GAP), являются изомерами друг друга.

Шаг 5

Фермент триозофосфат-изомераза быстро превращает DHAP в GAP (эти изомеры могут взаимно превращаться). GAP — это субстрат, необходимый для следующего этапа гликолиза.

Шаг 6

Фермент глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа (GAPDH) выполняет две функции в этой реакции. Во-первых, он дегидрирует GAP путем передачи одной из молекул водорода (H () окислителю никотинамидадениндинуклеотиду (NAD⁺) с образованием NADH + H2.

Затем GAPDH добавляет фосфат из цитозоля к окисленному GAP с образованием 1,3-бисфосфоглицерата (BPG). Обе молекулы GAP, полученные на предыдущем этапе, подвергаются процессу дегидрирования и фосфорилирования.

Шаг 7

Фермент фосфоглицерокиназа переносит фосфат из BPG в молекулу АДФ с образованием АТФ. Это происходит с каждой молекулой БПГ. Эта реакция дает две молекулы 3-фосфоглицерата (3 PGA) и две молекулы АТФ.

Шаг 8

Фермент фосфоглицеромутаза перемещает P двух молекул 3 PGA с третьего на второй атом углерода с образованием двух молекул 2-фосфоглицерата (2 PGA).

Шаг 9

Фермент енолаза удаляет молекулу воды из 2-фосфоглицерата с образованием фосфоенолпирувата (PEP). Это происходит для каждой молекулы 2 PGA из шага 8.

Шаг 10

Фермент пируваткиназа переносит P от PEP к ADP с образованием пирувата и ATP.Это происходит для каждой молекулы PEP. Эта реакция дает две молекулы пирувата и две молекулы АТФ.

Как происходит гликолиз? | Sciencing

Гликолиз — это универсальный биохимический процесс, который превращает питательное вещество (шестиуглеродный сахар , глюкозу ) в полезную энергию (АТФ или аденозинтрифосфат). Гликолиз происходит в цитоплазме всех живых клеток, протекает поток специфических гликолитических ферментов.

В то время как выход энергии гликолиза, молекула за молекулой, намного меньше, чем получаемый при аэробном дыхании — два АТФ на молекулу глюкозы, расходуемую только на гликолиз, по сравнению с36–38 для всех реакций клеточного дыхания вместе взятых — тем не менее, это один из наиболее распространенных и надежных процессов в природе в том смысле, что все клетки используют его, даже если не все из них могут полагаться исключительно на него для своих энергетических потребностей.

Реагенты и продукты гликолиза

Гликолиз — анаэробный процесс, то есть он не требует кислорода. Будьте осторожны и не путайте «анаэробный» с «встречается только у анаэробных организмов». Гликолиз происходит в цитоплазме как прокариотических, так и эукариотических клеток.

Он начинается, когда глюкоза, имеющая формулу C 6 H 12 O 6 и молекулярную массу 180,156 граммов, диффундирует в клетку через плазматическую мембрану вниз по градиенту ее концентрации.

Когда это происходит, углерод глюкозы номер шесть, который находится за пределами первичного гексагонального кольца молекулы, немедленно становится фосфорилированным (т. Е. Имеет присоединенную к нему фосфатную группу). Фосфорилирование глюкозы делает молекулу глюкозо-6-фосфата (G6P) электрически отрицательной и, таким образом, удерживает ее внутри клетки.

После еще девяти реакций и вложения энергии появляются продукты гликолиза: две молекулы пирувата (C 3 H 8 ​​ O 6 ) плюс пара ионов водорода и две молекулы NADH, переносчик электронов », который имеет решающее значение в« последующих »реакциях аэробного дыхания, которые происходят в митохондриях.

Уравнение гликолиза

Итоговое уравнение реакций гликолиза может быть записано следующим образом:

C 6 H 12 O 6 + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD + 2 C 3 H 4 O 3 + 2 H + + 2 NADH + 2 ATP

Здесь Pi представляет собой свободный фосфат, а ADP означает аденозиндифосфат, нуклеотид, который служит прямым предшественником большая часть АТФ в организме.

Ранний гликолиз: шаги

После того, как G6P образуется на первой стадии гликолиза под руководством фермента гексокиназы , молекула перестраивается без потери или увеличения атомов во фруктозо-6-фосфат, другое производное сахара. Затем молекула снова фосфорилируется, на этот раз по атому углерода номер 1. В результате получается фруктозо-1,6-бифосфат (FBP), дважды фосфорилированный сахар.

Хотя на этом этапе требуется пара АТФ в качестве источника фосфорилирования, которое здесь происходит, они не показаны в общем уравнении гликолиза, потому что они компенсируются двумя из четырех АТФ, образующихся во второй части гликолиза.Таким образом, чистое производство двух АТФ на самом деле означает первоначальный «бай-ин» двух АТФ для получения всего четырех АТФ в конце процесса.

Поздний гликолиз: шаги

Шестиуглеродный, дважды фосфорилированный FBP расщепляется на пару трехуглеродных, однократно фосфорилированных молекул, одна из которых быстро перестраивается в другую. Таким образом, вторая часть гликолиза начинается с производства пары молекул глицеральдегид-3-фосфата (GA3P).

Важно отметить, что все, что происходит с этого момента, удваивается по отношению к общей реакции.Таким образом, поскольку каждая молекула GA3P систематически перестраивается в пируват, в результате чего образуются два АТФ и НАД, общее количество увеличивается вдвое. В конце гликолиза два пирувата готовы к отправке в митохондрии, пока присутствует кислород.

  • Если кислород ограничен, как при интенсивных физических нагрузках, происходит ферментация . Пируват превращается в лактат, который генерирует достаточное количество НАД + для продолжения гликолиза.

Где происходит гликолиз в клетке?

Гликолиз происходит в цитоплазме клетки как первый этап клеточного дыхания цикла Креба.Когда происходит гликолиз, он расщепляет глюкозу на пировиноградные кислоты в цитоплазме.

В нашем организме происходит множество различных путей и процессов. Есть вещи, которые в первую очередь характерны для людей, и есть процессы, которые почти универсальны почти для всех клеток. Эти процессы обычно очень старые и хорошо законсервированные, потому что они играют такую ​​важную роль в биологических системах. Одна из таких вещей — это, конечно же, ДНК, которая хранит все, что делает нас теми, кто мы есть (в определенных параметрах), и что присутствует во всех живых организмах.

Но сначала происходит гликолиз в цитоплазме клетки .

Объяснение процесса

Где проходит цикл Креба? Это происходит как в митохондриальном матриксе эукариотических клеток, так и в цитоплазме прокариотических клеток.

Такие процессы, как фотосинтез, также очень консервативны во времени и похожи у многих различных растений и цианобактерий. Эти процессы играют решающую роль в нашем выживании, и поэтому эволюционные пути их выживания поддерживают.Среди этих старых и очень консервативных процессов — гликолиз. На расшифровку пути гликолиза потребовалось почти 100 лет, потому что этот путь включает в себя множество этапов, которые были обнаружены в фрагментах примерно с 1850 по 1940 годы.

Wholycolysis и животный процесс. клетки микробов
Гликолиз Интересные факты
Анаэробные условия Процесс называется ферментацией
Обнаружено
. Цитоплазма прокариот и цитозоль эукариот
Количество комбинированных реакций 10
Две фазы Подготовительная фаза и фаза генерации энергии
G

Многие ученые, такие как Луи Пастер и Эдуард Бюхнер, раскрыли некоторые этапы гликолиза, но никогда не связывали эти этапы со всем путем.В 1930-х годах Густав Эмбден, наконец, объединил все остальные шаги, которые были обнаружены, и полностью создал путь гликолиза. В 1940-х годах и позже ученые продолжали уточнять путь и добавлять больше деталей, пока он не стал тем, что мы имеем сегодня. Гликолиз — это метаболический путь, который происходит в цитозоле и создает энергию, которую клетки используют для таких вещей, как дыхание.

Что такое цитозоль?

Цитозоль, или цитоплазматический матрикс, представляет собой жидкость, составляющую основную часть клетки и место, где находится множество различных органелл.Это центр метаболической активности многих организмов и, по сути, большая комната, в которой расположены различные офисы, если выразить это легко визуально. Цитозоль состоит в основном из воды с ионами и белками.

Эти соединения могут использоваться для других процессов и путей или они могут перемещаться в разные части клетки. Цитозоль не выполняет никаких собственных функций, кроме как удерживать различные органеллы и является пространством, используемым метаболическими процессами.У прокариот, как и у бактерий, метаболизм происходит в основном в цитозоле. У эукариот, как и у нас, метаболизм разделен между цитозолем и органеллами. Некоторые из этих метаболических путей включают биосинтез белка, пентозофосфатный путь, глюконеогенез и гликолиз.

Что такое гликолиз?

Гликолиз — это путь преобразования энергии, который происходит почти во всех клетках и представляет собой расщепление глюкозы на пируват в серии из 10 этапов. Эти шаги можно разбить на три этапа. Этап 1 — захват глюкозы и ее дестабилизация, чтобы начать распад. Шаг 2 — создание двух взаимозаменяемых молекул углерода. Этап 3 — заключительный этап, который приводит к выработке энергии в форме аденозинтрифосфата (АТФ). Клетки, использующие клеточное дыхание, используют гликолиз в качестве первого шага в этом процессе. Гликолиз не требует кислорода и поэтому может использоваться анаэробными организмами для собственных процессов выработки энергии.

На стадиях 1 и 2 глюкоза превращается в фруктозо-1,6-бисфосфат, фруктозный сахар с двумя присоединенными к нему фосфатами, с использованием энергии и нескольких ферментов для облегчения процесса. Это новое соединение фруктозы превращается в два взаимопревращаемых соединения. Два соединения в конечном итоге превращаются в одно соединение, глицеральдегид-3-фосфат, а затем переходят на заключительную стадию выработки энергии. На этом этапе используются ферменты и немного энергии для создания пирувата и АТФ. Эта стадия повторяется дважды, поэтому конечным продуктом являются 2 молекулы пирувата и 4 молекулы АТФ.Отсюда энергия используется для других процессов в клетках и даже используется пируват.

Если организм аэробный, как мы, то пируват войдет в цикл лимонной кислоты (САС), который также известен как цикл ТСА. Этот цикл представляет собой высвобождение накопленной энергии в таких соединениях, как углеводы, жиры и белки. Все это создает такие вещи, как ATP. Если организм анаэробен, когда нет кислорода, то пируват отправляется в процесс, такой как ферментация, чтобы создать больше энергии для клеток.Хотя это путь, основанный на глюкозе, можно использовать и другие сахара. Вместо глюкозы можно использовать галактозу и фруктозу, потому что они могут быть превращены в модифицированный фруктозный продукт, который является результатом стадии 1. Лактозу также можно использовать, потому что ее можно превратить в глюкозу и галактозу с помощью фермента лактазы.

Как и все, что есть в наших клетках, гликолиз — это регулируемый процесс, потому что иногда нам нужно больше или меньше энергии, и этот процесс нужно замедлять или усиливать. Клетка контролирует их, используя системы, влияющие на синтез ферментов, используемых при гликолизе.Хотя гликолиз является очень важной частью нашей функции и поэтому более защищен от таких проблем, как мутации и болезни, проблемы все же возникают.

Одной из таких проблем является недостаточность пируваткиназы, которая является наследственным заболеванием, которое приводит к снижению уровня пируваткиназы, фермента, ответственного за превращение конечного углеродного соединения при гликолизе в пируват и АТФ. Это в первую очередь влияет на эритроциты и может привести к таким вещам, как анемия, усталость, желтуха и камни в желчном пузыре. Большинство людей не нуждаются в лечении, потому что организм может справиться с проблемой и противодействовать ей.Тем, кто действительно нуждается в лечении, могут сделать переливание крови или пересадку костного мозга. Лекарства нет, а лечение только уменьшает симптомы.

«Я человек, страдающий синдромом хронической усталости, и я потрясен, что ему дали такое банальное имя». — Джейн Куоззо

Гликолиз нарушается при многих формах рака, поскольку опухолевые клетки демонстрируют более высокую скорость гликолиза, что приводит к увеличению выработки энергии. Это понятно, потому что рак растет такими высокими темпами и требует много энергии, чтобы поддерживать себя.Надеюсь, что благодаря дополнительным исследованиям взаимосвязи между гликолизом и раком мы сможем разработать варианты диагностики и лечения для людей с раковыми клетками. Мы все еще развиваем наши знания о гликолизе и сверхурочной работе, возможно, мы даже сможем расширить их, как это делали ученые в прошлом.

Была ли эта статья полезной?

😊 ☹️ Приятно слышать! Хотите больше научных тенденций? Подпишитесь на нашу рассылку новостей науки! Нам очень жаль это слышать! Мы любим отзывы 🙂 и хотим, чтобы вы внесли свой вклад в то, как сделать Science Trends еще лучше.

Клеточное дыхание | Биология для майоров I

Клеточное дыхание — это процесс, который все живые существа используют для преобразования глюкозы в энергию. Автотрофы (например, растения) производят глюкозу во время фотосинтеза. Гетеротрофы (например, люди) поглощают другие живые существа для получения глюкозы. Хотя этот процесс может показаться сложным, на этой странице вы познакомитесь с ключевыми элементами каждой части клеточного дыхания.

Клеточное дыхание — это совокупность трех уникальных метаболических путей: гликолиза, цикла лимонной кислоты и цепи переноса электронов.Гликолиз — анаэробный процесс, а два других пути — аэробные. Чтобы перейти от гликолиза к циклу лимонной кислоты, молекулы пирувата (продукт гликолиза) должны быть окислены в процессе, называемом окислением пирувата.

Гликолиз

Гликолиз — это первый путь клеточного дыхания. Этот путь является анаэробным и проходит в цитоплазме клетки. Этот путь расщепляет 1 молекулу глюкозы и производит 2 молекулы пирувата. Есть две половины гликолиза, по пять шагов в каждой половине.Первая половина известна как «энергозатратные» шаги. Эта половина расщепляет глюкозу и расходует 2 АТФ. Если концентрация пируваткиназы достаточно высока, вторая половина гликолиза может продолжаться. Во второй половине «высвобождение энергии: ступеньки» высвобождаются 4 молекулы АТФ и 2 НАДН. Гликолиз имеет чистую прибыль из 2 молекул АТФ и 2 НАДН.

Некоторые клетки (например, зрелые эритроциты млекопитающих) не могут подвергаться аэробному дыханию, поэтому гликолиз является для них только источником АТФ.Однако большинство клеток подвергаются окислению пирувата и переходят на другие пути клеточного дыхания.

Окисление пирувата

У эукариот окисление пирувата происходит в митохондриях. Окисление пирувата может происходить только при наличии кислорода. В этом процессе окисляется пируват, образовавшийся в результате гликолиза. В этом процессе окисления карбоксильная группа удаляется из пирувата, образуя ацетильные группы, которые соединяются с коферментом A (CoA) с образованием ацетил-CoA. Этот процесс также выделяет CO 2 .

Цикл лимонной кислоты

Цикл лимонной кислоты (также известный как цикл Кребса) — это второй путь клеточного дыхания, который также имеет место в митохондриях. Скорость цикла контролируется концентрацией АТФ. Когда доступно больше АТФ, скорость замедляется; когда АТФ меньше, скорость увеличивается. Этот путь представляет собой замкнутый цикл: на последнем этапе производится соединение, необходимое для первого этапа.

Цикл лимонной кислоты считается аэробным путем, потому что NADH и FADH 2 , которые он производит, действуют как соединения временного хранения электронов, передавая их электроны на следующий путь (цепь переноса электронов), который использует кислород воздуха.Каждый поворот цикла лимонной кислоты обеспечивает чистого прироста CO, 2 , 1 GTP или ATP, и 3 NADH и 1 FADH 2 .

Цепь транспортировки электронов

Большая часть АТФ из глюкозы вырабатывается в цепи переноса электронов. Это единственная часть клеточного дыхания, которая напрямую потребляет кислород; однако у некоторых прокариот это анаэробный путь. У эукариот этот путь проходит во внутренней митохондриальной мембране. У прокариот это происходит в плазматической мембране.

Цепь переноса электронов состоит из 4 белков, расположенных вдоль мембраны, и протонного насоса. Кофактор перемещает электроны между белками I – III. Если NAD закончился, пропустите I: FADH 2 запускается на II. При хемиосмосе протонный насос забирает водород из митохондрий наружу; это вращает «мотор», и к нему присоединяются фосфатные группы. Движение меняется с АДФ на АТФ, создавая 90% АТФ, полученного в результате аэробного катаболизма глюкозы.

Давайте практику

Теперь, когда вы рассмотрели клеточное дыхание, это практическое задание поможет вам увидеть, насколько хорошо вы знаете клеточное дыхание:

Щелкните здесь, чтобы просмотреть текстовую версию задания.

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.