Превращение глюкозы в клетках

Энергетика любой клетки нашего организма основана на окислении глюкозы. Окисление глюкозы происходит по двум направлениям:

Пути метаболизма пирувата в присут- ствии и в отсутствии кислорода

1. Окисление с образованием пентоз: рибозы, рибулозы, ксилулозы. Этот путь называется пентозофосфатный шунт и не связан с получением энергии

2. Окисление с получением энергии.

Второй путь, т.е. тот по которому глюкоза окисляется для получения энергии, называется гликолиз (греч. glykos — сладкий и греч. lysis — растворение). Конечным продуктом гликолиза является пировиноградная кислота (пируват).

В зависимости от дальнейшей судьбы пирувата различают аэробное и анаэробное окисление глюкозы. Целью обоих типов окисления является получение АТФ.

В аэробном процессе пировиноградная кислота превращается в ацетил-SКоА (реакции ПВК-дегидрогеназы) и далее окисляется в митохондриях в цикле трикарбоновых кислот до углекислого газа и воды с накоплением энергии в виде АТФ. Кроме того, промежуточные продукты гликолиза являются материалом для синтеза многих важных соединений и используются организмом как еще один источник материала для процессов ассимиляции.

Общее уравнение аэробного окисления глюкозы:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 38 АДФ + 38 Ф_неорг → 6 CO₂ + 44 H₂О + 38 АТФ

В анаэробных условиях гликолиза из каждой молекулы расщепившейся глюкозы образуются 2 молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) и 2 молекулы молочной кислоты.

У большинства позвоночных, в том числе и у человека, анаэробный гликолиз встречается только на короткое время при напряженной работе мышц, например, при беге на 100м, т.е. когда кислород не успевает достаточно быстро поступать в ткани и не успевает обеспечить окисление пирувата и сопряженный с ним синтез АТФ. В крови при этом накапливается лактат, который позднее в печени превратится обратно в глюкозу (цикл Кори). Бескислородное окисление глюкозы усиливается при гипоксии клеток при анемиях, нарушении кровообращения в тканях.

Суммарное уравнение анаэробного гликолиза:

Процесс гликолиза катализируется одиннадцатью ферментами, гликолиз протекает в гиалоплазме (цитозоле) клетки.

Гликолиз включает 2 стадии: 1 - подготовительная, 2 –«выплата процентов», т.е.

1 стадия – фосфорилирование глюкозы и ее превращение в глицеральдегид-3-фосфат с использованием 2 молекул АТФ (1 - 5 реакции)

1 этап. Активирование глюкозы с образованием фруктозо-1,6-бифосфата.

2 этап. Дихотомический распад активированной гексозы (фруктозы-1,6-бифосфата) пополам с образованием 2 триоз.

2 стадия – превращение глицеральдегид-3-фосфата в лактат и сопряженное образование 4х молекул АТФ (6 - 11 реакции).

3 этап. Окисление и фосфорилирование триоз, синтез 2 АТФ путем первого субстратного фосфорилирования

4 этап. Внутримолекулярное окисление фосфоглицерата (енолазная реакция), возникновение макроергической связи (фосфоенолпируват), синтез 2 АТФ путем второго субстратного фосфорилирования

5 этап. Восстановление пирувата в лактат