obiective de învățare
până la sfârșitul acestei secțiuni, veți putea:
- explicați procesele de glicoliză
- descrieți calea unei molecule de piruvat prin ciclul Krebs
- explicați transportul electronilor prin lanțul de transport al electronilor
- descrieți procesul de producere a ATP prin fosforilarea oxidativă
- rezumați procesul de gluconeogeneză
carbohidrații sunt molecule organice compuse din atomi de carbon, hidrogen și oxigen. Familia de carbohidrați include atât zaharuri simple, cât și complexe. Glucoza și fructoza sunt exemple de zaharuri simple, iar amidonul, glicogenul și celuloza sunt toate exemple de zaharuri complexe. Zaharurile complexe sunt, de asemenea, numite polizaharide și sunt fabricate din molecule multiple de monozaharide. Polizaharidele servesc ca stocare de energie (de exemplu, amidon și glicogen) și ca componente structurale (de exemplu, chitină în insecte și celuloză în plante).
în timpul digestiei, carbohidrații sunt împărțiți în zaharuri simple, solubile, care pot fi transportate prin peretele intestinal în sistemul circulator pentru a fi transportate în tot corpul. Digestia carbohidraților începe în gură cu acțiunea amilazei Salivare asupra amidonului și se termină cu monozaharidele absorbite prin epiteliul intestinului subțire. Odată ce monozaharidele absorbite sunt transportate în țesuturi, începe procesul de respirație celulară (Figura 1). Această secțiune se va concentra mai întâi pe glicoliză, un proces în care glucoza monozaharidică este oxidată, eliberând energia stocată în legăturile sale pentru a produce ATP.
Figura 1. Respirația celulară oxidează moleculele de glucoză prin glicoliză, ciclul Krebs și fosforilarea oxidativă pentru a produce ATP.
glicoliza
glucoza este cea mai ușor disponibilă sursă de energie a organismului. După ce procesele digestive descompun polizaharidele în monozaharide, inclusiv glucoza, monozaharidele sunt transportate de-a lungul peretelui intestinului subțire și în sistemul circulator, care le transportă la ficat. În ficat, hepatocitele fie trec glucoza prin sistemul circulator, fie stochează excesul de glucoză sub formă de glicogen. Celulele din organism preiau glucoza circulantă ca răspuns la insulină și, printr-o serie de reacții numite glicoliză, transferă o parte din energia din glucoză în ADP pentru a forma ATP (Figura 2). Ultimul pas în glicoliză produce produsul piruvat.
glicoliza începe cu fosforilarea glucozei de către hexokinază pentru a forma glucoză-6-fosfat. Acest pas utilizează un ATP, care este donatorul grupului fosfat. Sub acțiunea fosfofructokinazei, glucoza-6-fosfatul este transformată în fructoză-6-fosfat. În acest moment, un al doilea ATP își donează gruparea fosfat, formând fructoză-1,6-bifosfat. Acest zahăr cu șase carbon este împărțit pentru a forma două molecule fosforilate cu trei carbon, gliceraldehidă-3-fosfat și fosfat de dihidroxiacetonă, care sunt ambele transformate în gliceraldehidă-3-fosfat. Gliceraldehida-3-fosfatul este în continuare fosforilat cu grupuri donate de fosfat dihidrogen prezent în celulă pentru a forma molecula de trei carbon 1,3-bifosfoglicerat. Energia acestei reacții provine din oxidarea (îndepărtarea electronilor din) gliceraldehidă-3-fosfat. Într-o serie de reacții care duc la piruvat, cele două grupări fosfat sunt apoi transferate la două ADP-uri pentru a forma două ATP-uri. Astfel, glicoliza folosește două ATP-uri, dar generează patru ATP-uri, rezultând un câștig net de două ATP-uri și două molecule de piruvat. În prezența oxigenului, piruvatul continuă până la ciclul Krebs (numit și ciclul acidului citric sau ciclul acidului tricarboxilic (TCA), unde se extrage și se transmite energie suplimentară.
Figura 2. În timpul fazei consumatoare de energie a glicolizei, se consumă două ATP-uri, transferând doi fosfați în molecula de glucoză. Molecula de glucoză se împarte apoi în doi compuși cu trei atomi de carbon, fiecare conținând un fosfat. În timpul celei de-a doua faze, se adaugă un fosfat suplimentar la fiecare dintre compușii cu trei carbon. Energia pentru această reacție endergonică este asigurată prin îndepărtarea (oxidarea) a doi electroni din fiecare compus cu trei atomi de carbon. În timpul fazei de eliberare a energiei, fosfații sunt îndepărtați din ambii compuși cu trei atomi de carbon și utilizați pentru a produce patru molecule ATP.
urmăriți acest videoclip pentru a afla despre glicoliză:
glicoliza poate fi împărțită în două faze: consumatoare de energie (numită și amorsare chimică) și randament energetic. Prima fază este faza consumatoare de energie, deci necesită două molecule ATP pentru a începe reacția pentru fiecare moleculă de glucoză. Cu toate acestea, sfârșitul reacției produce patru ATP-uri, rezultând un câștig net de două molecule de energie ATP.
glicoliza poate fi exprimată ca următoarea ecuație:
\text{Glucose}+2\text{ATP}+2\text{NAD}^{+}+4\text{ADP}+2\text{P}_{i}\to\text{Pyruvate}+4\text{ATP}+2\text{NADH}+2\text{H}^{+}p această ecuație afirmă că glucoza, în combinație cu ATP (sursa de energie), NAD+ (o coenzimă care servește ca acceptor de electroni) și fosfat anorganic, se descompune în două molecule de piruvat, generând patru molecule ATP—pentru un randament net de două ATP—și două coenzime NADH care conțin energie. NADH care este produs în acest proces va fi folosit mai târziu pentru a produce ATP în mitocondrii. Important, până la sfârșitul acestui proces, o moleculă de glucoză generează două molecule de piruvat, două molecule de ATP de mare energie și două molecule NADH purtătoare de electroni.următoarele discuții privind glicoliza includ enzimele responsabile de reacții. Când glucoza intră într-o celulă, enzima hexokinază (sau glucokinază, în ficat) adaugă rapid un fosfat pentru a-l transforma în glucoză-6-fosfat. O kinază este un tip de enzimă care adaugă o moleculă de fosfat la un substrat (în acest caz, glucoză, dar poate fi adevărat și pentru alte molecule). Această etapă de conversie necesită una ATP și, în esență, captează glucoza din celulă, împiedicând-o să treacă înapoi prin membrana plasmatică, permițând astfel glicolizei să continue. De asemenea, funcționează pentru a menține un gradient de concentrație cu niveluri mai mari de glucoză în sânge decât în țesuturi. Prin stabilirea acestui gradient de concentrație, glucoza din sânge va putea curge dintr-o zonă cu concentrație mare (sângele) într-o zonă cu concentrație scăzută (țesuturile) care urmează să fie utilizată sau depozitată. Hexokinaza se găsește în aproape fiecare țesut din organism. Glucokinaza, pe de altă parte, este exprimată în țesuturi care sunt active atunci când nivelul glicemiei este ridicat, cum ar fi ficatul. Hexokinaza are o afinitate mai mare pentru glucoză decât glucokinaza și, prin urmare, este capabilă să transforme glucoza într-un ritm mai rapid decât glucokinaza. Acest lucru este important atunci când nivelurile de glucoză sunt foarte scăzute în organism, deoarece permite glucozei să călătorească preferențial către acele țesuturi care necesită mai mult.
în etapa următoare a primei faze a glicolizei, enzima glucoză-6-fosfat izomerază transformă glucoza-6-fosfat în fructoză-6-fosfat. Ca și glucoza, fructoza este, de asemenea, un zahăr care conține șase carbon. Enzima fosfofructokinază-1 Adaugă apoi încă un fosfat pentru a transforma fructoza-6-fosfat în fructoză-1-6-bifosfat, un alt zahăr cu șase carbon, folosind o altă moleculă ATP. Aldolaza descompune apoi această fructoză-1-6-bifosfat în două molecule de trei carbon, gliceraldehidă-3-fosfat și fosfat de dihidroxiacetonă. Enzima triosefosfat izomerază transformă apoi fosfatul de dihidroxiacetonă într-o a doua moleculă de gliceraldehidă-3-fosfat. Prin urmare, până la sfârșitul acestei faze de amorsare chimică sau consumatoare de energie, o moleculă de glucoză este împărțită în două molecule de gliceraldehidă – 3-fosfat.
a doua fază a glicolizei, faza cu randament energetic, creează energia care este produsul glicolizei. Gliceraldehidă-3-fosfat dehidrogenază transformă fiecare gliceraldehidă-3-fosfat cu trei carbon produs în timpul fazei consumatoare de energie
în 1,3-bifosfoglicerat. Această reacție eliberează un electron care este apoi preluat de NAD + pentru a crea o moleculă NADH. NADH este o moleculă de mare energie, cum ar fi ATP, dar spre deosebire de ATP, nu este folosită ca monedă energetică de către celulă. Deoarece există două molecule de gliceraldehidă-3-fosfat, două molecule NADH sunt sintetizate în timpul acestei etape. Fiecare 1,3-bifosfoglicerat este ulterior defosforilat (adică un fosfat este îndepărtat) de fosfoglicerat kinază în 3-fosfoglicerat. Fiecare fosfat eliberat în această reacție poate converti o moleculă de ADP într – o moleculă ATP de mare energie, rezultând un câștig de două molecule ATP.
enzima fosfoglicerat mutază transformă apoi moleculele de 3-fosfoglicerat în 2-fosfoglicerat. Enzima enolază acționează apoi asupra moleculelor de 2-fosfoglicerat pentru a le transforma în molecule de fosfoenolpiruvat. Ultima etapă a glicolizei implică defosforilarea celor două molecule de fosfoenolpiruvat de piruvat kinază pentru a crea două molecule de piruvat și două molecule de ATP.în rezumat ,o moleculă de glucoză se descompune în două molecule de piruvat și creează două molecule ATP nete și două molecule NADH prin glicoliză. Prin urmare, glicoliza generează energie pentru celulă și creează molecule de piruvat care pot fi procesate în continuare prin ciclul aerob Krebs (numit și ciclul acidului citric sau ciclul acidului tricarboxilic); transformat în acid lactic sau alcool (în drojdie) prin fermentare; sau utilizat ulterior pentru sinteza glucozei prin gluconeogeneză.
respirație anaerobă
când oxigenul este limitat sau absent, piruvatul intră pe o cale anaerobă. În aceste reacții, piruvatul poate fi transformat în acid lactic. Pe lângă generarea unui ATP suplimentar, această cale servește la menținerea concentrației de piruvat scăzută, astfel încât glicoliza continuă și oxidează NADH în nad+ necesar glicolizei. În această reacție, acidul lactic înlocuiește oxigenul ca acceptor final de electroni. Respirația anaerobă apare în majoritatea celulelor corpului atunci când oxigenul este limitat sau mitocondriile sunt absente sau nefuncționale. De exemplu, deoarece eritrocitele (celulele roșii din sânge) nu au mitocondrii, ele trebuie să producă ATP-ul lor din respirația anaerobă. Aceasta este o cale eficientă de producție ATP pentru perioade scurte de timp, variind de la secunde la câteva minute. Acidul lactic produs difuzează în plasmă și este transportat la ficat, unde este transformat înapoi în piruvat sau glucoză prin ciclul Cori. În mod similar, atunci când o persoană exercită, mușchii folosesc ATP mai repede decât oxigenul le poate fi livrat. Acestea depind de glicoliza și producția de acid lactic pentru producția rapidă de ATP.
respirație aerobă
în prezența oxigenului, piruvatul poate intra în ciclul Krebs unde se extrage energie suplimentară pe măsură ce electronii sunt transferați de la piruvat la receptorii NAD+, PIB și FAD, dioxidul de carbon fiind un „produs rezidual” (Figura 3). NADH și FADH2 transmit electroni către lanțul de transport al electronilor, care folosește energia transferată pentru a produce ATP. Ca pas terminal în lanțul de transport al electronilor, oxigenul este acceptorul de electroni terminali și creează apă în interiorul mitocondriilor.
Figura 3. Faceți clic pentru a vizualiza o imagine mai mare. Procesul de respirație anaerobă transformă glucoza în două molecule de lactat în absența oxigenului sau în interiorul eritrocitelor care nu au mitocondrii. În timpul respirației aerobe, glucoza este oxidată în două molecule de piruvat.
ciclul Krebs/ciclul acidului Citric/ciclul acidului tricarboxilic
moleculele de piruvat generate în timpul glicolizei sunt transportate prin membrana mitocondrială în matricea mitocondrială interioară, unde sunt metabolizate de enzime într-o cale numită ciclul Krebs (Figura 4). Ciclul Krebs este, de asemenea, denumit în mod obișnuit ciclul acidului citric sau ciclul acidului tricarboxilic (TCA). În timpul ciclului Krebs, sunt create molecule de mare energie, inclusiv ATP, NADH și FADH2. NADH și FADH2 trec apoi electronii prin lanțul de transport al electronilor din mitocondrii pentru a genera mai multe molecule ATP.
Figura 4. În timpul ciclului Krebs, fiecare piruvat generat de glicoliză este transformat într-o moleculă de acetil CoA cu doi atomi de carbon. Acetil CoA este procesat sistematic prin ciclu și produce molecule NADH, FADH2 și ATP de mare energie.
urmăriți această animație pentru a observa ciclul Krebs.molecula de piruvat cu trei atomi de carbon generată în timpul glicolizei se deplasează din citoplasmă în matricea mitocondrială, unde este transformată de enzima piruvat dehidrogenază într-o moleculă de acetil coenzima A (acetil CoA) cu doi atomi de carbon. Această reacție este o reacție de decarboxilare oxidativă. Convertește piruvatul cu trei atomi de carbon într-o moleculă de acetil CoA cu doi atomi de carbon, eliberând dioxid de carbon și transferând doi electroni care se combină cu NAD+ pentru a forma NADH. Acetil CoA intră în ciclul Krebs prin combinarea cu o moleculă cu patru atomi de carbon, oxaloacetat, pentru a forma citratul cu șase molecule de carbon sau acidul citric, eliberând în același timp coenzima A moleculă.
molecula de citrat de șase carbon este transformată sistematic într-o moleculă de cinci carbon și apoi o moleculă de patru carbon, terminând cu oxaloacetat, începutul ciclului. Pe parcurs, fiecare moleculă de citrat va produce un ATP, un FADH2 și trei NADH. FADH2 și NADH vor intra în sistemul de fosforilare oxidativă situat în membrana mitocondrială interioară. În plus, ciclul Krebs furnizează materiile prime pentru procesarea și descompunerea proteinelor și grăsimilor.
pentru a începe ciclul Krebs, citrat sintaza combină acetil CoA și oxaloacetat pentru a forma o moleculă de citrat cu șase carbon; CoA este eliberat ulterior și se poate combina cu o altă moleculă de piruvat pentru a începe din nou ciclul. Enzima aconitază transformă citratul în izocitrat. În două etape succesive de decarboxilare oxidativă, două molecule de CO2 și două molecule NADH sunt produse atunci când izocitrat dehidrogenaza convertește izocitratul în cinci atomi de carbon-cetoglutarat de cinci atomi de carbon, care este apoi catalizat și transformat în succinil CoA cu patru atomi de carbon de către dehidrogenază de oxid-cetoglutarat. Enzima succinil CoA dehidrogenază transformă apoi succinil CoA în succinat și formează molecula de mare energie GTP, care își transferă energia către ADP pentru a produce ATP. Succinat dehidrogenaza transformă apoi succinatul în fumarat, formând o moleculă de FADH2. Fumaraza transformă apoi fumaratul în malat, pe care malat dehidrogenaza îl transformă apoi înapoi în oxaloacetat, reducând în același timp NAD+ LA NADH. Oxaloacetat este apoi gata să se combine cu următorul acetil CoA pentru a începe din nou ciclul Krebs (vezi Figura 4). Pentru fiecare rotire a ciclului, sunt create trei NADH, un ATP (prin GTP) și un FADH2. Fiecare carbon de piruvat este transformat în CO2, care este eliberat ca produs secundar al respirației oxidative (aerobe).
fosforilarea oxidativă și lanțul de transport al electronilor
lanțul de transport al electronilor (ETC) utilizează NADH și FADH2 produse de ciclul Krebs pentru a genera ATP. Electronii din NADH și FADH2 sunt transferați prin complexe proteice încorporate în membrana mitocondrială interioară printr-o serie de reacții enzimatice. Lanțul de transport al electronilor constă dintr – o serie de patru complexe enzimatice (Complexul I-complexul IV) și două coenzime (ubiquinonă și citocrom c), care acționează ca purtători de electroni și pompe de protoni utilizate pentru a transfera ionii H+ în spațiul dintre membranele mitocondriale interioare și exterioare (Figura 5). ETC cuplează transferul de electroni între un donator (cum ar fi NADH) și un acceptor de electroni (cum ar fi O2) cu transferul de protoni (ioni H+) peste membrana mitocondrială interioară, permițând procesul de fosforilare oxidativă. În prezența oxigenului, energia este trecută, treptat, prin purtătorii de electroni pentru a colecta treptat energia necesară pentru a atașa un fosfat la ADP și a produce ATP. Rolul oxigenului molecular, O2, este ca acceptor de electroni terminali Pentru etc. Aceasta înseamnă că, odată ce electronii au trecut prin întregul etc., trebuie să fie trecuți la o altă moleculă separată. Acești electroni, O2 și H+ ioni din matrice se combină pentru a forma noi molecule de apă. Aceasta este baza pentru nevoia dvs. de a respira oxigen. Fără oxigen, fluxul de electroni prin ETC încetează.
Figura 5. Lanțul de transport al electronilor este o serie de purtători de electroni și pompe de ioni care sunt utilizate pentru a pompa ionii H+ din matricea mitocondrială interioară.
urmăriți acest videoclip pentru a afla despre lanțul de transport al electronilor.
electronii eliberați din NADH și FADH2 sunt trecuți de-a lungul lanțului de către fiecare dintre purtători, care sunt reduși atunci când primesc electronul și oxidați atunci când îl transmit către următorul purtător. Fiecare dintre aceste reacții eliberează o cantitate mică
de energie, care este utilizată pentru a pompa ionii H+ pe membrana interioară. Acumularea acestor protoni în spațiul dintre membrane creează un gradient de protoni în raport cu matricea mitocondrială.
de asemenea, încorporat în membrana mitocondrială interioară este un complex uimitor de pori proteici numit ATP sintază. În mod eficient, este o turbină care este alimentată de fluxul de ioni H+ peste membrana interioară pe un gradient și în matricea mitocondrială. Pe măsură ce ionii H+ traversează complexul, arborele complexului se rotește. Această rotație permite altor porțiuni de ATP sintază să încurajeze ADP și Pi să creeze ATP. În contabilizarea numărului total de ATP produs pe moleculă de glucoză prin respirația aerobă, este important să ne amintim următoarele puncte:
- o plasă de două ATP sunt produse prin glicoliză (patru produse și două consumate în timpul etapei consumatoare de energie). Cu toate acestea, aceste două ATP sunt utilizate pentru transportul NADH produs în timpul glicolizei din citoplasmă în mitocondrii. Prin urmare, producția netă de ATP în timpul glicolizei este zero.
- în toate fazele după glicoliză, numărul de ATP, NADH și FADH2 produs trebuie înmulțit cu două pentru a reflecta modul în care fiecare moleculă de glucoză produce două molecule de piruvat.
- în ETC, aproximativ trei ATP sunt produse pentru fiecare NADH oxidat. Cu toate acestea, doar aproximativ două ATP sunt produse pentru fiecare FADH2 oxidat. Electronii din FADH2 produc mai puțin ATP, deoarece încep de la un punct inferior în ETC (Complexul II) comparativ cu electronii din NADH (Complexul I) (Figura 5).
prin urmare, pentru fiecare moleculă de glucoză care intră în respirația aerobă, se produce un total net de 36 ATP (vezi Figura 6).
Figura 6. Metabolismul carbohidraților implică glicoliza, ciclul Krebs și lanțul de transport al electronilor.
gluconeogeneza
gluconeogeneza este sinteza de noi molecule de glucoză din piruvat, lactat, glicerol sau aminoacizii alanină sau glutamină. Acest proces are loc în principal în ficat în perioadele de glucoză scăzută, adică în condiții de post, înfometare și diete cu conținut scăzut de carbohidrați. Deci, întrebarea poate fi ridicată cu privire la motivul pentru care corpul ar crea ceva pe care tocmai a depus un efort destul de mare pentru a se descompune? Anumite organe cheie, inclusiv creierul, pot folosi doar glucoza ca sursă de energie; prin urmare, este esențial ca organismul să mențină o concentrație minimă de glucoză din sânge. Când concentrația de glucoză din sânge scade sub acel anumit punct, glucoza nouă este sintetizată de ficat pentru a crește concentrația de sânge la normal.
gluconeogeneza nu este pur și simplu reversul glicolizei. Există câteva diferențe importante (Figura 7). Piruvatul este o materie primă comună pentru gluconeogeneză. În primul rând, piruvatul este transformat în oxaloacetat. Oxaloacetat servește apoi ca substrat pentru enzima fosfoenolpiruvat carboxikinază (PEPCK), care transformă oxaloacetat în fosfoenolpiruvat (PEP). Din acest pas, gluconeogeneza este aproape inversa glicolizei. PEP este convertit înapoi în 2-fosfoglicerat, care este transformat în 3-fosfoglicerat. Apoi, 3-fosfogliceratul este transformat în 1,3 bifosfoglicerat și apoi în gliceraldehidă-3-fosfat. Două molecule de gliceraldehidă-3-fosfat se combină apoi pentru a forma fructoză-1-6-bifosfat, care este transformat în fructoză 6-fosfat și apoi în glucoză-6-fosfat. În cele din urmă, o serie de reacții generează glucoza în sine. În gluconeogeneză (comparativ cu glicoliza), enzima hexokinază este înlocuită cu glucoză-6-fosfatază, iar enzima fosfofructokinază-1 este înlocuită cu fructoză-1,6-bifosfatază. Acest lucru ajută celula să regleze glicoliza și gluconeogeneza independent una de cealaltă.așa cum se va discuta ca parte a lipolizei, grăsimile pot fi defalcate în glicerol, care poate fi fosforilat pentru a forma fosfat de dihidroxiacetonă sau DHAP. DHAP poate intra fie pe calea glicolitică, fie poate fi utilizat de ficat ca substrat pentru gluconeogeneză.
Figura 7. Faceți clic pentru a vizualiza o imagine mai mare. Gluconeogeneza este sinteza glucozei din piruvat, lactat, glicerol, alanină sau glutamat.
îmbătrânirea și rata metabolică a organismului
rata metabolică a organismului uman scade cu aproape 2% pe deceniu după vârsta de 30 de ani. Modificările compoziției corporale, inclusiv masa musculară slabă redusă, sunt în mare parte responsabile de această scădere. Cea mai dramatică pierdere a masei musculare și scăderea consecventă a ratei metabolice are loc între 50 și 70 de ani. Pierderea masei musculare este echivalentul forței reduse, care tinde să inhibe persoanele în vârstă să se angajeze într-o activitate fizică suficientă. Acest lucru are ca rezultat un sistem de feedback pozitiv în care activitatea fizică redusă duce la pierderi musculare și mai mari, reducând în continuare metabolismul.
există mai multe lucruri care pot fi făcute pentru a ajuta la prevenirea declinului general al metabolismului și pentru a lupta împotriva naturii ciclice a acestor scăderi. Acestea includ micul dejun, consumul frecvent de mese mici, consumul de proteine slabe, apa potabilă pentru a rămâne hidratată, exerciții fizice (inclusiv antrenament de forță) și somn suficient. Aceste măsuri pot ajuta la prevenirea scăderii nivelului de energie și la reducerea nevoii de creștere a consumului de calorii din cauza gustărilor excesive. Deși aceste strategii nu sunt garantate pentru a menține metabolismul, ele ajută la prevenirea pierderii musculare și pot crește nivelul de energie. Unii experți sugerează, de asemenea, evitarea zahărului, ceea ce poate duce la depozitarea excesivă a grăsimilor. Alimentele picante și ceaiul verde ar putea fi, de asemenea, benefice. Deoarece stresul activează eliberarea cortizolului, iar cortizolul încetinește metabolismul, evitarea stresului sau cel puțin practicarea tehnicilor de relaxare poate ajuta, de asemenea.
capitolul revizuire
enzimele metabolice catalizează reacțiile catabolice care descompun carbohidrații conținute în alimente. Energia eliberată este utilizată pentru a alimenta celulele și sistemele care alcătuiesc corpul. Energia excesivă sau neutilizată este stocată ca grăsime sau glicogen pentru utilizare ulterioară. Metabolismul carbohidraților începe în gură, unde enzima amilază salivară începe să descompună zaharurile complexe în monozaharide. Acestea pot fi apoi transportate prin membrana intestinală în sânge și apoi în țesuturile corpului. În celule, glucoza, un zahăr cu șase carbon, este procesată printr-o secvență de reacții în zaharuri mai mici, iar energia stocată în interiorul moleculei este eliberată. Primul pas al catabolismului carbohidraților este glicoliza, care produce piruvat, NADH și ATP. În condiții anaerobe, piruvatul poate fi transformat în lactat pentru a menține glicoliza funcțională. În condiții aerobe, piruvatul intră în ciclul Krebs, numit și ciclul acidului citric sau ciclul acidului tricarboxilic. În plus față de ATP, ciclul Krebs produce molecule de FADH2 și NADH de mare energie, care furnizează electroni procesului de fosforilare oxidativă care generează mai multe molecule de ATP de mare energie. Pentru fiecare moleculă de glucoză care este procesată în glicoliză, o plasă de 36 ATP poate fi creată prin respirația aerobă.
în condiții anaerobe, producția de ATP este limitată la cele generate de glicoliză. În timp ce un total de patru ATP-uri sunt produse prin glicoliză, două sunt necesare pentru a începe glicoliza, deci există un randament net de două molecule ATP.
în condiții de glucoză scăzută, cum ar fi postul, înfometarea sau dietele cu conținut scăzut de carbohidrați, glucoza poate fi sintetizată din lactat, piruvat, glicerol, alanină sau glutamat. Acest proces, numit gluconeogeneză, este aproape inversul glicolizei și servește la crearea moleculelor de glucoză pentru organele dependente de glucoză, cum ar fi creierul, atunci când nivelurile de glucoză scad sub normal.
Self Check
răspundeți la întrebarea(întrebările) de mai jos pentru a vedea cât de bine înțelegeți subiectele abordate în secțiunea anterioară.
întrebări de gândire critică
- explică modul în care glucoza este metabolizată pentru a produce ATP.
- discutați despre mecanismul pe care celulele îl folosesc pentru a crea un gradient de concentrație pentru a asigura absorbția continuă a glucozei din sânge.
Glosar
polizaharide: glucide complexe formate din multe monozaharide
monozaharide: cea mai mică moleculă de zahăr monomerică
amilază salivară: enzimă digestivă care se găsește în salivă și începe digestia carbohidraților în gură
respirația celulară: producția de ATP din oxidarea glucozei prin glicoliză, ciclul Krebs și fosforilarea oxidativă
glicoliza: serie de reacții metabolice care descompun glucoza în piruvat și produce ATP
piruvat: produs final cu trei atomi de carbon al glicolizei și materiei prime care este transformat în acetil CoA care intră în ciclul Krebs: numit și ciclul acidului citric sau ciclul acidului tricarboxilic, transformă piruvatul în CO2 și molecule de FADH2, NADH și ATP cu energie ridicată
ciclul acidului citric sau ciclul acidului tricarboxilic (TCA): numit și ciclul Krebs sau ciclul acidului tricarboxilic; convertește piruvatul în CO2 și molecule de FADH2, NADH și ATP cu energie ridicată
faza consumatoare de energie, prima fază a glicolizei, în care sunt necesare începeți reacția
glucoză-6-fosfat: glucoză fosforilată produsă în prima etapă a glicolizei
hexokinază: enzima celulară, Găsită în majoritatea țesuturilor, care transformă glucoza în glucoză-6-fosfat la absorbția în celulă
Glucokinază: celularenzima, Găsită în ficat, care transformă glucoza în glucoză-6-fosfat la absorbția în celulă
faza de producere a energiei: a doua fază a glicolizei, în timpul căreia se produce energie
acceptor de electroni terminali: calea de producție a ATP în care electronii sunt trecuți printr-o serie de reacții de reducere a oxidării care formează apă și produce un gradient de protoni
ciclul Krebs: numit și ciclul acidului citric sau ciclul acidului tricarboxilic, transformă piruvatul în CO2 și molecule de FADH2, NADH și ATP cu energie ridicată
lanțul de transport al electronilor (ETC): calea de producție a ATP în care electronii sunt trecuți printr-o serie de reacții de reducere a oxidării care formează apă și produce un gradient de protoni
fosforilarea oxidativă: proces care transformă NADH și FADH2 cu energie ridicată în ATP
proteina ATP sintază:
gluconeogeneza: procesul de sinteză a glucozei din piruvat sau alte molecule