Qu'étudie la biochimie ? La glycolyse est un processus enzymatique grave de dégradation du glucose qui se produit dans les tissus animaux et humains sans l'utilisation d'oxygène. C'est lui qui est considéré par les biochimistes comme un moyen d'obtenir des molécules d'acide lactique et d'ATP.
Définition
Qu'est-ce que la glycolyse aérobie ? La biochimie considère ce processus comme le seul processus caractéristique des organismes vivants qui fournit de l'énergie.
C'est à l'aide d'un tel processus que l'organisme des animaux et des humains est capable d'accomplir certaines fonctions physiologiques pendant une certaine période de temps dans des conditions d'oxygène insuffisant.
Si le processus de dégradation du glucose est effectué avec la participation de l'oxygène, une glycolyse aérobie se produit.
Quelle est sa biochimie ? La glycolyse est considérée comme la première étape du processus d'oxydation du glucose en eau et en dioxyde de carbone.
Pages d'histoire
Le terme "glycolyse" a été utilisé par Lépin à la fin du XIXe siècle pour le processus de réduction de la glycémie qui a été retirée du système circulatoire. Certains micro-organismes ont des processus de fermentation similaires à la glycolyse. Pour un tella transformation utilise onze enzymes, dont la plupart sont isolées sous une forme homogène, hautement purifiée ou cristalline, leurs propriétés sont bien étudiées. Ce processus se déroule dans l'hyaloplasme de la cellule.
Processus spécifiques
Comment se déroule la glycolyse ? La biochimie est une science dans laquelle ce processus est considéré comme une réaction en plusieurs étapes.
La première réaction enzymatique de la glycolyse, la phosphorylation, est associée au transfert de l'orthophosphate au glucose par les molécules d'ATP. L'enzyme hexokinase agit comme un catalyseur dans ce processus.
La production de glucose-6-phosphate dans ce processus s'explique par la libération d'une quantité importante d'énergie du système, c'est-à-dire qu'un processus chimique irréversible se produit.
Une enzyme telle que l'hexokinase agit comme un catalyseur pour le processus de phosphorylation non seulement du D-glucose lui-même, mais aussi du D-mannose, du D-fructose. En plus de l'hexokinase, il existe une autre enzyme dans le foie - la glucokinase, qui catalyse le processus de phosphorylation d'un D-glucose.
Deuxième étape
Comment la biochimie moderne explique-t-elle la deuxième étape de ce processus ? La glycolyse à ce stade est la transition du glucose-6-phosphate sous l'influence de l'hexose phosphate isomérase en une nouvelle substance - le fructose-6-phosphate.
Le processus se déroule dans deux directions opposées, ne nécessite pas de cofacteurs.
Troisième étape
Il est associé à la phosphorylation du fructose-6-phosphate résultant à l'aide de molécules d'ATP. L'accélérateur de ce processus est l'enzyme phosphofructokinase. Réactionest considérée comme irréversible, elle se produit en présence de cations de magnésium, elle est considérée comme une étape lente de cette interaction. C'est elle qui sert de base pour déterminer le taux de glycolyse.
La phosphofructokinase est l'un des représentants des enzymes allostériques. Elle est inhibée par les molécules d'ATP, stimulée par l'AMP et l'ADP. Dans le cas du diabète, pendant le jeûne, ainsi que dans de nombreuses autres conditions dans lesquelles les graisses sont consommées en grande quantité, la teneur en citrate des cellules tissulaires augmente plusieurs fois. Dans de telles conditions, il y a une inhibition significative de l'activité à part entière de la phosphofructokinase par le citrate.
Si le rapport ATP/ADP atteint des valeurs significatives, la phosphofructokinase est inhibée, ce qui contribue à ralentir la glycolyse.
Comment augmenter la glycolyse ? La biochimie propose de réduire le facteur d'intensité pour cela. Par exemple, dans un muscle qui ne fonctionne pas, l'activité de la phosphofructokinase est faible, mais la concentration d'ATP augmente.
Lorsque le muscle travaille, il y a une utilisation importante d'ATP, ce qui provoque une augmentation du niveau de l'enzyme, provoquant une accélération du processus de glycolyse.
Quatrième étape
L'enzyme aldolase est le catalyseur de cette partie de la glycolyse. Grâce à lui, la scission réversible de la substance en deux phosphotrioses se produit. Selon la valeur de la température, l'équilibre s'établit à différents niveaux.
Comment la biochimie explique-t-elle ce qui se passe ? La glycolyse à température croissante se déroule dans le sens d'une réaction directe, le produitqui est le glycéraldéhyde-3-phosphate et le phosphate de dihydroxyacétone.
Autres stades
La cinquième étape est le processus d'isomérisation des phosphates de triose. Le catalyseur du processus est l'enzyme triose phosphate isomérase.
La sixième réaction sous forme de résumé décrit la production d'acide 1,3-diphosphorglycérique en présence de phosphate NAD comme accepteur d'hydrogène. C'est cet agent inorganique qui élimine l'hydrogène du glycéraldéhyde. La liaison résultante est fragile, mais elle est riche en énergie, et une fois clivée, on obtient de l'acide 1,3-diphosphoglycérique.
La septième étape, catalysée par la phosphoglycérate kinase, implique le transfert d'énergie du résidu phosphate vers l'ADP pour former de l'acide 3-phosphoglycérique et de l'ATP.
Dans la huitième réaction, un transfert intramoléculaire du groupe phosphate se produit, tandis que la transformation de l'acide 3-phosphoglycérique en 2-phosphoglycérate est observée. Le processus est réversible, c'est pourquoi des cations de magnésium sont utilisés pour sa mise en œuvre.
L'acide 2,3-diphosphoglycérique agit comme cofacteur de l'enzyme à ce stade.
La neuvième réaction implique la transition de l'acide 2-phosphoglycérique en phosphoénolpyruvate. L'enzyme énolase, qui est activée par les cations de magnésium, agit comme un accélérateur de ce processus, et le fluorure agit comme un inhibiteur dans ce cas.
La dixième réaction se déroule avec la rupture de la liaison et le transfert de l'énergie du résidu phosphate à l'ADP à partir de l'acide phosphoénolpyruvique.
La onzième étape est associée à la réduction de l'acide pyruvique, obtenant de l'acide lactique. Cette conversion nécessite la participation de l'enzyme lactate déshydrogénase.
Comment écrire la glycolyse de manière générale ? Les réactions, dont la biochimie a été discutée ci-dessus, sont réduites à une oxydoréduction glycolytique, accompagnée de la formation de molécules d'ATP.
Valeur de processus
Nous avons examiné comment la biochimie décrit la glycolyse (réactions). L'intérêt biologique de ce procédé est d'obtenir des composés phosphatés à grande réserve d'énergie. Si deux molécules d'ATP sont dépensées au premier stade, alors le stade est associé à la formation de quatre molécules de ce composé.
Quelle est sa biochimie ? La glycolyse et la gluconéogenèse sont économes en énergie: 2 molécules d'ATP représentent 1 molécule de glucose. Le changement d'énergie lors de la formation de deux molécules d'acide à partir du glucose est de 210 kJ/mol. 126 kJ partent sous forme de chaleur, 84 kJ s'accumulent dans les liaisons phosphate de l'ATP. La liaison terminale a une valeur énergétique de 42 kJ/mol. La biochimie traite de calculs similaires. La glycolyse aérobie et anaérobie a une efficacité de 0,4.
Faits intéressants
Grâce à de nombreuses expériences, il a été possible d'établir les valeurs exactes de chaque réaction de glycolyse se produisant dans des érythrocytes humains intacts. Huit réactions de glycolyse sont proches de l'équilibre thermodynamique, trois processus sont associés à une diminution significative de la quantité d'énergie libre et sont considérés comme irréversibles.
Qu'est-ce que la gluconéogenèse ? La biochimie du processus consiste en la décomposition des glucides, qui a lieu dansplusieurs étapes. Chaque étape est contrôlée par des enzymes. Par exemple, dans les tissus caractérisés par un métabolisme aérobie (tissus du cœur, reins), il est régulé par les isoenzymes LDH1 et LDH2. Ils sont inhibés par de petites quantités de pyruvate, ce qui empêche la synthèse d'acide lactique et permet d'obtenir l'oxydation complète de l'acétyl-CoA dans le cycle de l'acide tricarboxylique.
Quoi d'autre caractérise la glycolyse anaérobie ? La biochimie, par exemple, implique l'inclusion d'autres glucides dans le processus.
À la suite d'études en laboratoire, il a été constaté qu'environ 80 % du fructose qui pénètre dans le corps humain avec de la nourriture est métabolisé dans le foie. Ici, le processus de sa phosphorylation en fructose-6-phosphate a lieu, l'enzyme hexokinase agit comme un catalyseur pour ce processus.
Ce processus est inhibé par le glucose. Le composé résultant est converti en glucose en plusieurs étapes, accompagnées de l'élimination de l'acide phosphorique. De plus, ses transformations ultérieures en d'autres composés organiques contenant du phosphore sont possibles.
Sous l'influence de l'ATP et de la phosphofructokinase, le fructose-6-phosphate sera converti en fructose-1,6-diphosphate.
Puis cette substance est métabolisée à travers les étapes caractéristiques de la glycolyse. Les muscles et le foie ont la cétohexokinase, qui peut accélérer le processus de phosphorylation du fructose en son composé contenant du phosphore. Le processus n'est pas bloqué par le glucose et le fructose-1-phosphate résultant se décompose sous l'influence de la cétose-1-phosphate aldolase en glycéraldéhyde et dihydroxyacétone phosphate. D-glycéraldéhyde soussous l'influence de la triozokinase, il entre en phosphorylation, finalement des molécules d'ATP sont libérées et du phosphate de dihydroxyacétone est obtenu.
Anomalies congénitales
Les biochimistes ont pu identifier certaines anomalies congénitales associées au métabolisme du fructose. Ce phénomène (fructosurie essentielle) est associé à une déficience biologique du contenu de l'enzyme cétohexokinase dans le corps, par conséquent, tous les processus de dégradation de ce glucide sont inhibés par le glucose. La conséquence de cette violation est l'accumulation de fructose dans le sang. Pour le fructose, le seuil rénal est bas, de sorte que la fructosurie peut être détectée à des concentrations de glucides dans le sang d'environ 0,73 mmol/L.
Participation à la biosynthèse du galactose
Le galactose pénètre dans le corps avec de la nourriture, qui est décomposée dans le tube digestif en glucose et en galactose. Tout d'abord, ce glucide est converti en galactose-1-phosphate, le processus est catalysé par la galactokinase. Ensuite, le composé contenant du phosphore est converti en glucose-1-phosphate. A ce stade, l'uridine diphosphogalactose et l'UDP-glucose sont également formés. Les étapes suivantes du processus se déroulent selon un schéma similaire à la dégradation du glucose.
Outre cette voie du métabolisme du galactose, un deuxième schéma est également possible. Tout d'abord, le galactose-1-phosphate est également formé, mais les étapes suivantes sont associées à la formation de molécules d'UTP et de glucose-1-phosphate.
Parmi les nombreuses pathologies associées au métabolisme des glucides, la galactosémie occupe une place à part. Ce phénomène est associé à une maladie héréditaire récessive, avecdans lequel le taux de sucre dans le sang augmente à cause du galactose et atteint 16,6 mmol/l. Dans le même temps, il n'y a pratiquement aucun changement dans la teneur en glucose dans le sang. En plus du galactose, dans de tels cas, le galactose-1-phosphate s'accumule également dans le sang. Les enfants diagnostiqués avec une galactosémie ont un retard mental et ont également des cataractes.
À mesure que la croissance des troubles du métabolisme des glucides diminue, la raison en est la dégradation du galactose le long de la deuxième voie. Grâce au fait que les biochimistes ont réussi à découvrir l'essence du processus en cours, il est devenu possible de traiter les problèmes liés à la dégradation incomplète du glucose dans le corps.
