Aus chemischer Sicht ist Glucose ein Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen und fällt daher in die Kategorie der Hexosen.
Die meisten der in der Nahrung enthaltenen komplexen Zucker werden aufgespalten und zu Glucose und anderen einfachen Kohlenhydraten reduziert.
Tatsächlich wird Glucose durch Hydrolyse vieler Kohlenhydrate erhalten, einschließlich Saccharose, Maltose, Cellulose, Stärke und Glykogen.
Die Leber ist in der Lage, andere einfache Zucker wie Fructose in Glucose umzuwandeln.
Ausgehend von Glucose können alle für das Überleben des Organismus notwendigen Kohlenhydrate synthetisiert werden.
Der Glucosespiegel im Blut und im Gewebe wird durch einige Hormone (Insulin und Glucagon) genau reguliert. überschüssige Glukose wird in einigen Geweben, einschließlich Muskeln, in Form von Glykogen gespeichert.
Im Detail:
- Glukose als Nahrung (Dextrose)
- Blutzucker (Blutzucker)
- Glukose im Urin (Glykosurie)
- GLUT-Glukosetransporter
- Veränderte Glukosetoleranz
- OGTT Oraler Glukoseladetest
- Alanin-Glukose-Zyklus
- Glukosesirup
Glykolyse
Wichtiger zellulärer Stoffwechselweg, der für die Umwandlung von Glucose in einfachere Moleküle und die Energieerzeugung in Form von Adenosintriphosphat (ATP) verantwortlich ist.
Die Glykolyse ist ein chemischer Prozess, bei dem ein Glucosemolekül in zwei Brenztraubensäuremoleküle gespalten wird. Diese Reaktion führt zur Erzeugung von Energie, die in 2 ATP-Molekülen gespeichert ist.
Die Glykolyse hat die Besonderheit, sowohl in Gegenwart als auch in Abwesenheit von Sauerstoff ablaufen zu können, auch wenn im zweiten Fall eine geringere Energiemenge erzeugt wird
- Unter aeroben Bedingungen können die Brenztraubensäuremoleküle in den Krebszyklus eintreten und eine Reihe von Reaktionen eingehen, die ihren vollständigen Abbau zu Kohlendioxid und Wasser bestimmen
- Andererseits werden unter anaeroben Bedingungen die Brenztraubensäuremoleküle durch den Fermentationsprozess in andere organische Verbindungen wie Milchsäure oder Essigsäure abgebaut.
Phasen der Glykolyse
Die Hauptereignisse, die den Glykolyseprozess charakterisieren, sind:
Phosphorylierung von Glucose: Dem Glucosemolekül werden zwei Phosphatgruppen hinzugefügt, die von zwei ATP-Molekülen geliefert werden, die wiederum zu ADP werden. So wird Glucose-1, 6-Diphosphat gebildet;
Umwandlung in Fructose-1, 6-Diphosphat : Glucose-1, 6-Diphosphat wird in Fructose-1, 6-Diphosphat umgewandelt, eine Zwischenverbindung mit sechs Kohlenstoffatomen, die wiederum in zwei einfachere Verbindungen aufgeteilt wird, die jeweils enthalten drei Kohlenstoffatome: Dihydroxyacetonphosphat und Glycerinaldehyd-3-phosphat. Das Dihydroxyacetonphosphat wird in ein anderes Molekül Glycerinaldehyd-3-phosphat umgewandelt;
Brenztraubensäurebildung : Die beiden Verbindungen mit drei Kohlenstoffatomen werden beide in 1, 3-Diphosphoglyceratsäure umgewandelt. dann in Phosphoglycerat; dann in Phosphoenolpyruvat; schließlich in zwei Molekülen Brenztraubensäure.
Im Verlauf dieser Reaktionen werden vier ATP- und zwei NADH-Moleküle synthetisiert.
Gleichgewicht der Situation
Die Glykolyse ausgehend von einem Glucosemolekül ermöglicht die Gewinnung von:
- die Nettoproduktion von 2 ATP-Molekülen
- die Bildung von 2 Molekülen einer Verbindung, NADH (Nicotinamidadenindinukleotid), die als Energieträger wirkt.
Bedeutung der Glykolyse
Bei Lebewesen ist die Glykolyse die erste Stufe der Stoffwechselwege der Energieerzeugung; Es erlaubt die Verwendung von Glukose und anderen einfachen Zuckern wie Fruktose und Galaktose. Beim Menschen haben einige Gewebe, die normalerweise unter bestimmten Bedingungen eines Sauerstoffmangels einen aeroben Stoffwechsel haben, die Fähigkeit, dank anaerober Glykolyse Energie abzuleiten. Dies tritt beispielsweise in gestreiftem Muskelgewebe auf, das intensiver und längerer körperlicher Anstrengung ausgesetzt ist. Auf diese Weise kann der Körper dank der Flexibilität des Energieerzeugungssystems, das verschiedenen chemischen Pfaden folgen kann, seine eigenen Bedürfnisse befriedigen. Jedoch sind nicht alle Stoffe in der Lage, der Abwesenheit von Sauerstoff zu widerstehen. Der Herzmuskel hat beispielsweise eine geringere Fähigkeit zur Glykolyse, weshalb es schwieriger ist, anaeroben Bedingungen standzuhalten.
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Anaerobe Glykolyse
Unter anaeroben Bedingungen (Sauerstoffmangel) wird das Pyruvat unter Freisetzung von Energie in Form von ATP in zwei Moleküle Milchsäure umgewandelt.
Dieser Prozess, der 2 ATP-Moleküle produziert, kann nicht länger als 1 oder 2 Minuten andauern, da die Ansammlung von Milchsäure das Gefühl von Müdigkeit hervorruft und die Muskelkontraktion behindert.
In Gegenwart von Sauerstoff wird die gebildete Milchsäure in Brenztraubensäure umgewandelt, die dann dank des Krebszyklus metabolisiert wird.
Krebs-Zyklus
Gruppe chemischer Reaktionen, die während des zellulären Atmungsprozesses in der Zelle ablaufen. Diese Reaktionen sind für die Umwandlung der Moleküle aus der Glykolyse in Kohlendioxid, Wasser und Energie verantwortlich. Dieser von sieben Enzymen bevorzugte Prozess wird auch als Tricarbonsäure- oder Zitronensäurezyklus bezeichnet. Der Krebszyklus ist bei allen Tieren, bei höheren Pflanzen und bei den meisten Bakterien aktiv. In eukaryotischen Zellen findet der Zyklus in einem Zellorganismus statt, der Mitochondrien genannt wird. Die Entdeckung dieses Zyklus geht auf den britischen Biochemiker Hans Adolf Krebs zurück, der 1937 die wichtigsten Schritte beschrieb.
HAUPTREAKTIONEN
Am Ende der Glykolyse bilden sich zwei Pyruvatmoleküle, die in die Mitochondrien gelangen und sich in Acetylgruppen umwandeln. Jede Acetylgruppe, die zwei Kohlenstoffatome enthält, bindet an ein Coenzym und bildet eine Verbindung namens Acetylcoenzym A.
Dies verbindet sich wiederum mit einem Molekül mit vier Kohlenstoffatomen, Oxalacetat, um eine Verbindung mit sechs Kohlenstoffatomen, Zitronensäure, zu bilden. In den nachfolgenden Schritten des Zyklus wird das Zitronensäuremolekül schrittweise überarbeitet, wodurch zwei Kohlenstoffatome verloren gehen, die in Form von Kohlendioxid abgespalten werden. Zusätzlich werden in diesen Passagen vier Elektronen freigesetzt, die für den letzten Schritt der Zellatmung, die oxidative Phosphorylierung, verwendet werden.
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Oxidative Phosphorylierung
Die dritte Phase der Zellatmung wird als oxidative Phosphorylierung bezeichnet und findet auf der Ebene der Mitochondrienkämme statt (Falten der inneren Membran der Mitochondrien). Es besteht in der Übertragung von NADH-Wasserstoffelektronen auf eine von Cytochromen gebildete Transportkette (Atmungskette) bis hin zu Sauerstoff, der den endgültigen Elektronenakzeptor darstellt. Beim Durchtritt von Elektronen wird Energie freigesetzt, die in den Bindungen von 36 Molekülen Adenosindiphosphat (ADP) durch die Bindung von Phosphatgruppen gespeichert ist und zur Synthese von 36 Molekülen ATP führt. Aus der Reduktion von Sauerstoff und den H + -Ionen, die sich nach dem Elektronentransfer von NADH und FADH bilden, werden Wassermoleküle abgeleitet, die zu den mit dem Krebs-Zyklus erzeugten addiert werden.
ATP-Synthesemechanismen
Die Protonen werden in einem erleichterten Diffusionsprozess durch die innere Mitochondrienmembran geleitet. Das Enzym ATP-Synthase gewinnt so genügend Energie, um ATP-Moleküle zu produzieren, und überträgt eine Phosphatgruppe auf das ADP.
Der Elektronentransfer durch die Atmungskette erfordert die Intervention von Enzymen, die als Dehydrogenasen bezeichnet werden und die Funktion haben, den Wasserstoff aus den Donormolekülen (FADH und NADH) zu "reißen", so dass H + -Ionen und Elektronen für die Atmungskette erzeugt werden ; Darüber hinaus erfordert dieser Prozess die Anwesenheit einiger Vitamine (insbesondere Vitamin C, E, K und Vitamin B2 oder Riboflavin).
Situationspunkt:
- Der Abbau von Glucose durch Aerobic (Krebs-Zyklus) führt zur Bildung von 38 ATP
- Der Abbau von Glucose durch Anaerobie (Glykolyse) führt zur Bildung von 2 ATPs
