ปฏิกิริยาไกลโคไลซิสเกิดขึ้นที่ ไกลโคไลซิสเป็นกระบวนการทางชีวเคมีที่สำคัญ

11. กรดแลคติค (แลคเตท)แลคเตตเป็นผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมของไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจน และภายใต้สภาวะปกติจะอยู่ในสภาวะสมดุลโดยมีไพรูเวตเป็นสารตั้งต้นในทันที แลคเตตเกิดจากไพรูเวตซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายของไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจน ปฏิกิริยารีดอกซ์นี้ต้องการนิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ (NADH) และไฮโดรเจนไอออน (H+) ที่ลดลง และถูกเร่งด้วยแลคเตตดีไฮโดรจีเนส (LDH) ปฏิกิริยาแสดงโดยสมการต่อไปนี้: Pyruvate + NADH + LDH H + * = t Lactate + NAD แลคเตตสามารถกำจัดได้โดยการแปลงเป็นไพรูเวตเท่านั้น ความเข้มข้นของแลคเตตมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับชะตากรรมของไพรูเวต

ตับและไตเป็นอวัยวะหลักที่บริโภคแลคเตท เมื่อถอนแลคเตตออกไป การสร้างกลูโคโนเจเนซิสจะกลายเป็นวิถีเมแทบอลิซึมหลักที่อวัยวะเหล่านี้ใช้ ไตจะล้างแลคเตตผ่านกระบวนการสร้างกลูโคโนเจเนซิสเป็นหลัก กล้ามเนื้อโครงร่างและกล้ามเนื้อหัวใจสามารถดูดซับแลคเตทจากการไหลเวียนได้ ความสำคัญของวิถีการกวาดล้างนี้ดูเหมือนจะไม่ชัดเจนเพียงพอ การใช้แลคเตทโดยกล้ามเนื้อโครงร่างอาจขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของแลคเตตในเลือดและสถานะของกล้ามเนื้อ (แอคทีฟหรือพาสซีฟ)

12. ภาวะกรดแลคติคถือได้ว่าเป็นความไม่สมดุลระหว่างอัตราการผลิตแลคเตทในเนื้อเยื่อที่มีไกลโคไลซิสแบบแอคทีฟและอัตราการใช้ประโยชน์ในเนื้อเยื่อที่มีการสร้างกลูโคโนเจเนซิสแบบแอคทีฟไกลโคไลซิส

- นี่เป็นกระบวนการแบบไม่ใช้ออกซิเจน เมื่อคำนวณผลกระทบด้านพลังงานของกระบวนการทางชีวเคมีภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน ควรคำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้:

1) ต้นทุน ATP (โดยปกติจะอยู่ในปฏิกิริยาฟอสโฟทรานสเฟอเรส)

2) การก่อตัวของ ATP ในกระบวนการฟอสโฟรีเลชั่นของสารตั้งต้น

ในระยะที่สองของไกลโคไลซิส จะพบปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชั่นของสารตั้งต้นสองชนิด โดยที่ ATP 2 โมลเกิดขึ้นจากการสลายของ 3-ฟอสโฟกลีเซอราลดีไฮด์ 1 โมล ดังนั้นการสลายตัวของ 3-ฟอสโฟกลีเซอรัลดีไฮด์ 2 โมลจะทำให้เกิด ATP 4 โมล เมื่อสรุปจำนวน ATP ที่ได้รับและใช้จ่าย เราจะได้ยอดรวม ผลกระทบพลังงานของไกลโคไลซิส - 2 โมล ATP .

13.เอนไซม์สำคัญของไกลโคไลซิส

1. เฮกโซไคเนส เป็นเอนไซม์ควบคุมไกลโคไลซิสในเซลล์นอกตับ Hexokinase ถูกยับยั้งโดย allosterically โดยกลูโคส-6-ฟอสเฟต Glucokinase เป็นเอนไซม์ควบคุมของไกลโคไลซิสในเซลล์ตับ การสังเคราะห์กลูโคไคเนสเกิดขึ้นจากอินซูลิน

2- ฟอสโฟฟรุกโตไคเนส-1 นี่คือเอนไซม์หลักที่กระตุ้นปฏิกิริยาจำกัดอัตราของกระบวนการทั้งหมด (ปฏิกิริยาที่ช้าที่สุด) การสังเคราะห์เอนไซม์เกิดขึ้นจากอินซูลิน ตัวกระตุ้น Allosteric - AMP, ADP, ฟรุกโตส-2,6-ไดฟอสเฟต ระดับฟรุกโตส-2,6-บิสฟอสเฟตจะเพิ่มขึ้นภายใต้อิทธิพลของอินซูลินและลดลงภายใต้อิทธิพลของกลูคากอน สารยับยั้ง Allosteric - ATP, ซิเตรต

3. ไพรูเวตไคเนส เอนไซม์นี้มีฤทธิ์อยู่ในรูปแบบที่ไม่ใช่ฟอสโฟรีเลชั่น กลูคากอน (ในเซลล์ตับ) และอะดรีนาลีน (ในเซลล์กล้ามเนื้อ) กระตุ้นการเกิดฟอสโฟรีเลชั่นของเอนไซม์ และทำให้เอนไซม์หยุดทำงาน ในทางตรงกันข้าม อินซูลินจะไปกระตุ้นการลดระดับฟอสโฟรีเลชั่นของเอนไซม์ ซึ่งหมายความว่ามันจะไปกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ ตัวกระตุ้น Allosteric - Fr-1,6-FF สารยับยั้ง Allosteric - ATP, acetyl CoA การสังเคราะห์เอนไซม์จะกระตุ้นให้เกิดอินซูลิน

การควบคุมอัลโลสเตอริกของอัตราไกลโคไลซิสขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วน ATP/ADP โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเปลี่ยนอัตราการใช้กลูโคสจากเซลล์ตับโดยตรง กลูโคสในเซลล์ตับไม่เพียงแต่ใช้สำหรับการสังเคราะห์ไกลโคเจนและไขมันเท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งพลังงานสำหรับการสังเคราะห์ ATP อีกด้วย ผู้บริโภคหลักของ ATP ในเซลล์ตับคือกระบวนการถ่ายโอนสารผ่านเมมเบรน การสังเคราะห์โปรตีน ไกลโคเจน ไขมัน และการสร้างกลูโคโนเจเนซิส อัตราการสังเคราะห์ ATP ขึ้นอยู่กับอัตราการใช้ ATP ในกระบวนการเหล่านี้ ATP, ADP และ AMP รวมถึง NAD+ และ NADH ทำหน้าที่เป็นเอฟเฟกต์อัลโลสเตอริกของเอนไซม์ไกลโคไลติกและกลูโคโนเจนิกหลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง AMP กระตุ้นการทำงานของฟอสโฟฟรุกโตไคเนสและยับยั้งฟรุกโตส-1,6-บิสฟอสฟาเตส ATP และ NADH ยับยั้ง pyruvate kinase และ ADP กระตุ้น pyruvate carboxylase

14. Glycolysis (วิถีฟอสโฟไตรโอส หรือทางเดิน Embden-Meyerhof shunt หรือวิถีทาง Embden-Meyerhof-Parnas) เป็นกระบวนการทางเอนไซม์ในการสลายกลูโคสในเซลล์ตามลำดับ พร้อมด้วยการสังเคราะห์ ATP ไกลโคไลซิสภายใต้สภาวะแอโรบิกทำให้เกิดกรดไพรูวิก (ไพรูเวต) ไกลโคไลซิสเป็นเส้นทางหลักของการสลายกลูโคสในสัตว์และมนุษย์

การสลายกลูโคสแบบแอโรบิกสามารถแสดงได้ด้วยสมการสรุป:

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + H2O + 2820 กิโลจูล/โมล

กระบวนการนี้มีหลายขั้นตอน:

แอโรบิกไกลโคไลซิสเป็นกระบวนการออกซิเดชั่นของกลูโคสเพื่อสร้างไพรูเวตสองโมเลกุล

วิถีทางทั่วไปของแคแทบอลิซึม รวมถึงการเปลี่ยนไพรูเวตเป็นอะซิติล-โคเอ และการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติมในวงจรซิแทรนท์

CPE สำหรับออกซิเจน ควบคู่ไปกับปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชันที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายกลูโคส

15. ดีคาร์บอกซิเลชันแบบออกซิเดชันของพีวีซีเร่งปฏิกิริยาด้วยไพรูเวต ดีไฮโดรจีเนส คอมเพล็กซ์ไพรูเวตดีไฮโดรจีเนสประกอบด้วยโปรตีนและโคเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างหลายชนิด TPP (ไทอามิน ไพโรฟอสเฟต) เร่งปฏิกิริยาปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชันเริ่มต้นของ PVK ปฏิกิริยานี้เหมือนกับปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาด้วยไพรูเวต ดีคาร์บอกซิเลส อย่างไรก็ตาม ไพรูเวต ดีไฮโดรจีเนสไม่เหมือนกับอย่างหลัง ไม่สามารถเปลี่ยนไฮดรอกซีเอทิล-TPP ระดับกลางเป็นอะซีตัลดีไฮด์ได้ แต่กลุ่มไฮดรอกซีเอทิลจะถูกถ่ายโอนไปยังเอนไซม์ถัดไปในโครงสร้างหลายเอนไซม์ของไพรูเวตดีไฮโดรจีเนสคอมเพล็กซ์

ดีคาร์บอกซิเลชันแบบออกซิเดชันของ PVK เป็นหนึ่งในปฏิกิริยาสำคัญในการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานี้ PVK ที่เกิดขึ้นระหว่างการออกซิเดชันของกลูโคสจะรวมอยู่ในวิถีเมแทบอลิซึมหลักของเซลล์ - วงจร Krebs ซึ่งถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำโดยปล่อยพลังงาน ดังนั้นด้วยปฏิกิริยาของปฏิกิริยาออกซิเดชั่นดีคาร์บอกซิเลชันของ PVK เงื่อนไขจึงถูกสร้างขึ้นสำหรับการเกิดออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของคาร์โบไฮเดรตและการใช้พลังงานทั้งหมดที่มีอยู่ในนั้น นอกจากนี้กรดอะซิติกรูปแบบออกฤทธิ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของ PDH complex ยังทำหน้าที่เป็นแหล่งสำหรับการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ทางชีวภาพหลายชนิด: กรดไขมัน, โคเลสเตอรอล, ฮอร์โมนสเตียรอยด์, อะซิโตนร่างกายและอื่น ๆ

ไพรูเวตดีไฮโดรจีเนสคอมเพล็กซ์ (PDC) - คอมเพล็กซ์ของเอนไซม์สามชนิดที่ทำหน้าที่ออกซิเดชั่นดีคาร์บอกซิเลชันของไพรูเวต ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชัน ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์, acetyl-CoA, NADH.H+

คอมเพล็กซ์ไพรูเวตดีไฮโดรจีเนสประกอบด้วยเอนไซม์ 3 ​​ตัว โคแฟคเตอร์ 3 ตัว (กลุ่มขาเทียมที่จับกับโควาเลนต์อย่างแน่นหนากับอะโปเอ็นไซม์) โคเอ็นไซม์ 2 ตัว (กลุ่มขาเทียมที่ไม่จับกับโควาเลนต์อย่างอ่อนกับอะโปเอ็นไซม์):

E1 - ดีคาร์บอกซิเลติ้งไพรูเวตดีไฮโดรจีเนส

ปัจจัยร่วมคือรูปแบบที่ใช้งานของวิตามินบี 1 - ไทอามีนไพโรฟอสเฟต

E2 - ไดไฮโดรลิพอยอะเซทิลทรานสเฟอเรส

โคแฟคเตอร์เป็นสารคล้ายวิตามิน - กรดไลโปอิกซึ่งเมื่อเติมไฮโดรเจน 2 อะตอมก็สามารถเปลี่ยนเป็นไดไฮโดรลิโพอิลได้

โคเอ็นไซม์เป็นรูปแบบที่ใช้งานอยู่ของกรดแพนโทธีนิก - HS-CoA โดยจะรับสารตกค้างอะซิติลจากกรดไลโปอิก

E3 - ไดไฮโดรลิโพอิลดีไฮโดรจีเนส

ปัจจัยร่วมคือฟลาวินอะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ (FAD) ซึ่งเป็นวิตามินบี 2 ในรูปแบบออกฤทธิ์

โคเอ็นไซม์เป็นรูปแบบที่ใช้งานของวิตามิน PP - นิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ (NAD+)

CH3-CO-COOH + HS-CoA + NAD+ => CO2 + CH3-CO~SKoA + NADH.H+

สมการสรุป

ลำดับของปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดย PDC

16. ค่าพลังงานของการสลายกลูโคสแบบแอโรบิก

ในระหว่างปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบแอโรบิกของกลูโคส 1 โมเลกุล จะเกิดโมเลกุล PVK 2 โมเลกุลขึ้น ซึ่งแพร่กระจายไปยังไมโตคอนเดรียและผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันดีคาร์บอกซิเลชันเพื่อสร้างโมเลกุล AA 2 โมเลกุล ในกรณีนี้ NADH2 2 โมเลกุลจะเกิดขึ้น ซึ่งถูกออกซิไดซ์เป็น BO โดยให้ 6 ATP 2 AUK ถูกออกซิไดซ์ในวงจร TCA โดยให้ NADH2, 2FPH2 และ 2ATP 6 ตัว ซึ่งให้ ATP ทั้งหมด 24 ตัว ดังนั้นไมโตคอนเดรียจึงสร้าง 24 + 6 = 30 ATP

ความหมาย:ไกลโคไลซิสเป็นวิถีทาง catabolic ที่มีความสำคัญเป็นพิเศษ ให้พลังงานสำหรับปฏิกิริยาของเซลล์ รวมถึงการสังเคราะห์โปรตีน ผลิตภัณฑ์ระดับกลางของไกลโคไลซิสใช้ในการสังเคราะห์ไขมัน ไพรูเวตยังสามารถใช้เพื่อสังเคราะห์อะลานีน แอสปาร์เตต และสารประกอบอื่นๆ ได้อีกด้วย ต้องขอบคุณไกลโคไลซิส ประสิทธิภาพของไมโตคอนเดรียและความพร้อมของออกซิเจนไม่ได้จำกัดกำลังของกล้ามเนื้อในระหว่างการรับน้ำหนักที่รุนแรงในระยะสั้น

ไขมันจะถูกสังเคราะห์เมื่อมีพลังงานเท่านั้น สารตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์ไขมันเดอโนโวคือกลูโคส

ดังที่ทราบกันดีว่าเมื่อกลูโคสเข้าสู่เซลล์ กลูโคสจะถูกแปลงเป็นไกลโคเจน เพนโตส และออกซิไดซ์เป็นกรดไพรูวิก เมื่อมีปริมาณสูง กลูโคสจะถูกใช้เพื่อสังเคราะห์ไกลโคเจน แต่ตัวเลือกนี้ถูกจำกัดโดยปริมาตรของเซลล์ ดังนั้นกลูโคส "ตกผ่าน" ไปสู่ไกลโคไลซิสและถูกแปลงเป็นไพรูเวตโดยตรงหรือผ่านการแบ่งเพนโตสฟอสเฟต ในกรณีที่สองจะเกิด NADPH ซึ่งจำเป็นต่อการสังเคราะห์กรดไขมันในภายหลัง

17. การสร้างกลูโคส– การสังเคราะห์กลูโคสจากผลิตภัณฑ์ที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรต ผลิตภัณฑ์หรือสารดังกล่าวส่วนใหญ่เป็นกรดแลคติคและกรดไพรูวิก ซึ่งเรียกว่ากรดอะมิโนไกลโคเจนิก กลีเซอรอล และสารประกอบอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง กล่าวอีกนัยหนึ่ง สารตั้งต้นของกลูโคสในการสร้างกลูโคโนเจเนซิสสามารถเป็นไพรูเวตหรือสารประกอบใดๆ ที่ถูกแปลงในระหว่างการแคทาบอลิซึมไปเป็นไพรูเวตหรือหนึ่งในผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก

ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง การสร้างกลูโคโนเจเนซิสเกิดขึ้นอย่างเข้มข้นที่สุดในเซลล์ของตับและไต (ในเยื่อหุ้มสมอง)

ขั้นตอนส่วนใหญ่ในการสร้างกลูโคโนเจเนซิสเกี่ยวข้องกับการกลับตัวของปฏิกิริยาไกลโคไลติก ปฏิกิริยาไกลโคไลซิสเพียง 3 ปฏิกิริยา (เฮกโซไคเนส, ฟอสโฟ-ฟรุกโตไคเนส และไพรูเวตไคเนส) เท่านั้นที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ดังนั้นจึงมีการใช้เอนไซม์อื่นในกระบวนการสร้างกลูโคโนเจเนซิสใน 3 ขั้นตอน

การก่อตัวของฟอสโฟอีนอลไพรูเวตจากไพรูเวต- การสังเคราะห์ฟอสโฟอีนอลไพรูเวตดำเนินการในหลายขั้นตอน เริ่มแรกจะได้รับผลกระทบจากไพรูเวต

ไพรูเวต คาร์บอกซิเลส และโดยการมีส่วนร่วมของ CO2 และ ATP จะถูกคาร์บอกซิเลตเพื่อสร้างออกซาโลอะซิเตต:

จากนั้น oxaloacetate ซึ่งเป็นผลมาจากดีคาร์บอกซิเลชันและฟอสโฟรีเลชั่นภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์ phosphoenolpyruvate carboxylase จะถูกแปลงเป็น phosphoenolpyruvate ผู้บริจาคฟอสเฟตที่ตกค้างในปฏิกิริยาคือกัวโนซีนไตรฟอสเฟต (GTP):

การสังเคราะห์ขั้นแรกเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรีย (รูปที่ 10.6) ไพรูเวตคาร์บอกซิเลสซึ่งกระตุ้นปฏิกิริยานี้คือเอนไซม์ไมโตคอนเดรียแบบอัลโลสเตอริก จำเป็นต้องใช้ Acetyl-CoA เป็นตัวกระตุ้น allosteric ของเอนไซม์นี้ เมมเบรนไมโตคอนเดรียไม่สามารถซึมผ่านไปยังออกซาโลอะซิเตตที่เกิดขึ้นได้ ส่วนหลังได้รับการฟื้นฟูที่นี่ ในไมโตคอนเดรีย เพื่อทำให้เป็นมาเลท:

ปฏิกิริยาเกิดขึ้นกับการมีส่วนร่วมของ Malate dehydrogenase ที่ขึ้นกับไมโตคอนเดรีย NAD ในไมโตคอนเดรีย อัตราส่วน NADH/NAD+ ค่อนข้างสูง ดังนั้นออกซาโลอะซิเตตในไมโตคอนเดรียจึงถูกรีดิวซ์เป็นมาเลทได้อย่างง่ายดาย ซึ่งจะออกจากไมโตคอนเดรียผ่านเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียทันที ในไซโตซอล อัตราส่วน NADH/NAD+ ต่ำมาก และมาเลตจะถูกออกซิไดซ์อีกครั้งโดยการมีส่วนร่วมของมาเลต ดีไฮโดรจีเนสที่ขึ้นกับ NAD ที่ขึ้นกับไซโตพลาสซึม:

การเปลี่ยนแปลงของ oxaloacetate ไปเป็น phosphoenolpyruvate เพิ่มเติมเกิดขึ้นในไซโตโซลของเซลล์

การแปลงฟรุกโตส 1,6-บิสฟอสเฟตเป็นฟรุกโตส 6-ฟอสเฟต ฟอสโฟ-อีโนลไพรูเวตที่เกิดจากไพรูเวตจะถูกแปลงเป็นฟรุกโตส-1,6-บิสฟอสเฟตอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาไกลโคไลซิสแบบผันกลับได้ ตามด้วยปฏิกิริยาฟอสโฟฟรุกโตไคเนสซึ่งไม่สามารถย้อนกลับได้ การสร้างกลูโคโนเจเนซิสจะข้ามปฏิกิริยาเอนเดอร์โกนิกนี้ การแปลงฟรุกโตส 1,6-บิส-ฟอสเฟตเป็นฟรุกโตส 6-ฟอสเฟตถูกเร่งปฏิกิริยาโดยฟอสฟาเตสจำเพาะ:

การก่อตัวของกลูโคสจากกลูโคส-6-ฟอสเฟต ในขั้นตอนการสังเคราะห์กลูโคสแบบย้อนกลับได้ในภายหลัง ฟรุกโตส-6-ฟอสเฟตจะถูกแปลงเป็นกลูโคส-6-ฟอสเฟต หลังสามารถ dephosphorylated (เช่นปฏิกิริยาข้ามปฏิกิริยา hexokinase) ภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์กลูโคส-6-ฟอสฟาเตส:

18. วงจรโรคหัด- ชุดของกระบวนการทางชีวเคมีของเอนไซม์ในการขนส่งแลคเตทจากกล้ามเนื้อไปยังตับ และการสังเคราะห์กลูโคสเพิ่มเติมจากแลคเตต เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์กลูโคโนเจเนซิส

ในระหว่างการทำงานของกล้ามเนื้ออย่างเข้มข้นรวมถึงในสภาวะที่ไม่มีหรือมีจำนวนไมโตคอนเดรียไม่เพียงพอ (เช่นในเซลล์เม็ดเลือดแดงหรือกล้ามเนื้อ) กลูโคสจะเข้าสู่เส้นทางของไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนพร้อมกับการก่อตัวของแลคเตต แลคเตทไม่สามารถออกซิไดซ์ได้อีก แต่จะสะสม (เมื่อสะสมในกล้ามเนื้อปลายประสาทที่ละเอียดอ่อนจะระคายเคืองซึ่งทำให้เกิดอาการแสบร้อนในกล้ามเนื้อ) แลคเตทเดินทางผ่านกระแสเลือดไปยังตับ ตับเป็นแหล่งสะสมของเอนไซม์กลูโคโนเจเนซิส (การสังเคราะห์กลูโคสจากสารประกอบที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรต) และใช้แลคเตทในการสังเคราะห์กลูโคส

การเปลี่ยนแลคเตตไปเป็นไพรูเวตถูกเร่งปฏิกิริยาโดยแลคเตต ดีไฮโดรจีเนส จากนั้นไพรูเวตจะเกิดดีคาร์บอกซิเลชันแบบออกซิเดชันหรืออาจผ่านการหมัก

วงจรโรคหัด

19. ภายใต้เงื่อนไขการอดอาหาร ส่วนหนึ่งของโปรตีนในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อจะแตกตัวเป็นกรดอะมิโน ซึ่งจากนั้นจะรวมอยู่ในกระบวนการแคแทบอลิซึม กรดอะมิโนซึ่งในระหว่างการแคแทบอลิซึมจะถูกแปลงเป็นไพรูเวตหรือสารเมตาโบไลต์ของวงจรซิเตรต ถือได้ว่าเป็นสารตั้งต้นที่มีศักยภาพของกลูโคสและไกลโคเจน และเรียกว่าไกลโคเจน ตัวอย่างเช่น ออกซาโลอะซิเตตที่เกิดจากกรดแอสปาร์ติก เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของทั้งวงจรซิเตรตและการสร้างกลูโคโนเจเนซิส

กรดอะมิโนทั้งหมดที่เข้าสู่ตับ ประมาณ 30% เป็นอะลานีน สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการสลายโปรตีนของกล้ามเนื้อทำให้เกิดกรดอะมิโน ซึ่งหลายกรดจะถูกเปลี่ยนเป็นไพรูเวตโดยตรงหรือเปลี่ยนเป็นออกซาโลอะซิเตตก่อนแล้วจึงเปลี่ยนเป็นไพรูเวต อย่างหลังกลายเป็นอะลานีนโดยได้รับหมู่อะมิโนจากกรดอะมิโนอื่น อะลานีนจากกล้ามเนื้อจะถูกลำเลียงโดยเลือดไปยังตับ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นไพรูเวตอีกครั้ง ซึ่งจะถูกออกซิไดซ์บางส่วนและรวมอยู่ในการสร้างกลูโคสบางส่วน จึงมีลำดับเหตุการณ์ดังนี้ ( วงจรกลูโคส-อะลานีน): กลูโคสในกล้ามเนื้อ → ไพรูเวตในกล้ามเนื้อ → อะลานีนในกล้ามเนื้อ → อะลานีนในตับ → กลูโคสในตับ → กลูโคสในกล้ามเนื้อ วงจรทั้งหมดไม่ได้เพิ่มปริมาณกลูโคสในกล้ามเนื้อ แต่ช่วยแก้ปัญหาการขนส่งเอมีนไนโตรเจนจากกล้ามเนื้อไปยังตับ และป้องกันภาวะกรดแลคติค

20- การควบคุมไกลโคไลซิส

มีกฎระเบียบท้องถิ่นและทั่วไป

กฎระเบียบท้องถิ่นดำเนินการโดยการเปลี่ยนกิจกรรมของเอนไซม์ภายใต้อิทธิพลของสารต่างๆภายในเซลล์

การควบคุมไกลโคไลซิสโดยรวมทันทีสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของฮอร์โมนซึ่งส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงการเผาผลาญในเซลล์ผ่านโมเลกุลของผู้ส่งสารทุติยภูมิ

อินซูลินมีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นไกลโคไลซิส กลูคากอนและอะดรีนาลีนเป็นตัวยับยั้งฮอร์โมนที่สำคัญที่สุดของไกลโคไลซิส

อินซูลินกระตุ้นไกลโคไลซิสผ่าน:

การกระตุ้นปฏิกิริยาเฮกโซไคเนส

การกระตุ้นฟอสโฟฟรุกโตไคเนส;

การกระตุ้นไพรูเวตไคเนส

ฮอร์โมนอื่นๆ ก็มีอิทธิพลต่อไกลโคไลซิสเช่นกัน ตัวอย่างเช่น somatotropin ยับยั้งเอนไซม์ไกลโคไลซิส และฮอร์โมนไทรอยด์เป็นตัวกระตุ้น

ไกลโคไลซิสได้รับการควบคุมผ่านขั้นตอนสำคัญหลายขั้นตอน ปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยเฮกโซไคเนส (1), ฟอสโฟฟรุกโตไคเนส (3) และไพรูเวตไคเนส (10) มีลักษณะพิเศษคือการลดลงอย่างมีนัยสำคัญของพลังงานอิสระและไม่สามารถย้อนกลับได้ในทางปฏิบัติ ซึ่งช่วยให้พวกมันเป็นจุดควบคุมไกลโคไลซิสที่มีประสิทธิผล

การควบคุมการสร้างกลูโคสการลดปริมาณคาร์โบไฮเดรตในเซลล์หรือการลดน้ำตาลในเลือดเป็นตัวกระตุ้นหลักในการเพิ่มอัตราการสร้างกลูโคส นอกจากนี้ปริมาณคาร์โบไฮเดรตที่ลดลงอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทิศทางของปฏิกิริยาไกลโคไลติกหรือฟอสโฟกลูโคเนตซึ่งส่งเสริมการเปลี่ยนกรดอะมิโนที่ปนเปื้อนไปเป็นคาร์โบไฮเดรตพร้อมกับกลีเซอรอล ฮอร์โมนเช่นคอร์ติซอลมีบทบาทสำคัญในการควบคุมกระบวนการสร้างกลูโคโนเจเนซิส

ในเซลล์ กลูโคสสามารถเปลี่ยนเป็นกรดไขมัน กรดอะมิโน ไกลโคเจน และออกซิไดซ์ในวิถีทางแคทาบอลิซึมต่างๆ

เรียกว่าออกซิเดชันของกลูโคส ไกลโคไลซิส- กลูโคสสามารถออกซิไดซ์เป็นแลคเตตและไพรูเวตได้ ภายใต้สภาวะแอโรบิกผลิตภัณฑ์หลักคือไพรูเวตซึ่งเรียกว่าเส้นทางนี้ แอโรบิกไกลโคไลซิส- เมื่อขาดออกซิเจนผลิตภัณฑ์แลคเตทจะมีอิทธิพลเหนือกว่า เส้นทางออกซิเดชันนี้เรียกว่า ไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจน.

กระบวนการสลายกลูโคสแบบแอโรบิกสามารถแบ่งออกเป็นสามส่วน: การเปลี่ยนแปลงเฉพาะของกลูโคสซึ่งทำให้เกิดไพรูเวต (แอโรบิกไกลโคไลซิส) เส้นทางทั่วไปของแคแทบอลิซึม (ออกซิเดชั่นดีคาร์บอกซิเลชันและ CLA); ห่วงโซ่การหายใจ

จากกระบวนการเหล่านี้ กลูโคสจะแตกตัวเป็น CO 2 และ H 2 O และพลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์ ATP

ปฏิกิริยาของเอนไซม์

การสลายกลูโคสเป็นไพรูเวตสามารถแบ่งได้เป็นสองขั้นตอน ขั้นตอนแรก (กลูโคส  กลีเซอราลดีไฮด์ ฟอสเฟต) ต้องใช้พลังงานในรูปของ ATP (2 ATP)

อ 1 - เฮกโซไคเนสหรือ กลูโคไคเนส

อี 2 - ไอโซเมอเรสของกลูโคสฟอสเฟต

อ 3 - ฟอสโฟฟรุกโตไคเนส

อ 4 - ฟรุกโตสไดฟอสเฟตอัลโดเลส

อี 5 - ไอโซเมอเรสของไตรโอสฟอสเฟต

ขั้นตอนที่สอง (กลีเซอราลดีไฮด์ → ไพรูเวต) เกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยพลังงานในรูปของ ATP และ NADH (4 ATP และ 2 NADH)

อ 6 - กลีเซอรัลดีไฮด์-3-ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนส

อ 7 - ฟอสโฟกลีเซอเรตไคเนส

อ 8 - ฟอสโฟกลีเซอเรต ฟอสโฟมิวเตส

อ 9 - อีนอลไฮดราเตส

จ 10 - พรีรูวัทคิเนส

คุณสมบัติของเอนไซม์ไกลโคไลซิส

ในวิถีไกลโคไลซิส ปฏิกิริยา 3 ชนิดไม่สามารถย้อนกลับได้ (ปฏิกิริยา 1 - กลูโคไคเนส,ปฏิกิริยา 3 - โฟโฟฟรุกโตไคเนส,ปฏิกิริยา 10 - ไพรูเวตไคเนส- พวกมันถูกเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ควบคุมและกำหนดอัตราของกระบวนการไกลโคไลซิสทั้งหมด นอกจากนี้ปฏิกิริยาเหล่านี้แตกต่างจากปฏิกิริยาของวิถีย้อนกลับ - การสังเคราะห์กลูโคส ( การสร้างกลูโคส).

เฮกโซไคเนสและกลูโคไคเนส

ปฏิกิริยากลูโคไคเนสเป็นปฏิกิริยาแรกที่ขึ้นกับ ATP ของไกลโคไลซิส มันถูกเร่งด้วยเอนไซม์เฉพาะเนื้อเยื่อ - เฮกโซไคเนสในมนุษย์รู้จักไอโซเมอร์ของเฮกโซไคเนส 4 ชนิด (ประเภท I - IV) ไอโซเอนไซม์ประเภทที่ 4 - กลูโคไคเนส กลูโคไคเนสพบได้ในตับเท่านั้นและมีค่า Km สูงสำหรับกลูโคส ส่งผลให้เอนไซม์อิ่มตัวกับสารตั้งต้นเฉพาะที่ความเข้มข้นของกลูโคสที่สูงมากเท่านั้น เฮกโซไคเนสเร่งปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชั่นของกลูโคสที่ความเข้มข้นของกลูโคสใดๆ (รวมถึงต่ำ) และถูกยับยั้งโดยผลิตภัณฑ์กลูโคส-6-ฟอสเฟต กลูโคไคเนสไม่ถูกยับยั้งโดยกลูโคส-6-ฟอสเฟต เมื่อความเข้มข้นของกลูโคสเพิ่มขึ้นหลังมื้ออาหาร อัตราของปฏิกิริยากลูโคไคเนสจะเพิ่มขึ้น กลูโคส-6-ฟอสเฟตไม่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และยังคงอยู่ในเซลล์ ดังนั้นกลูโคสจึงยังคงอยู่ในตับมากขึ้น ดังนั้นกลูโคไคเนสจึงเป็นบัฟเฟอร์กลูโคสในเลือด ในเวลาเดียวกันในเนื้อเยื่อที่การเผาผลาญพลังงานขึ้นอยู่กับกลูโคส ไอโซเอนไซม์ที่มีค่า K m ต่ำจะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่น

กลูโคสฟอสเฟตไอโซเมอเรส

เอนไซม์มีค่า K m เกือบเท่ากันสำหรับกลูโคส-6-ฟอสเฟตและฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต เอนไซม์นี้เรียกว่าไอโซเมอเรสเฮกโซสฟอสเฟต

ฟอสโฟฟรุกโตไคเนส

เอนไซม์นี้จะกระตุ้นเฉพาะปฏิกิริยาโดยตรงเท่านั้น เช่น ปฏิกิริยาไกลโคไลซิสนี้ไม่สามารถย้อนกลับได้และเป็นตัวกำหนดอัตราของกระบวนการทั้งหมด

ฟรุกโตส ไดฟอสเฟต อัลโดเลส เร่งปฏิกิริยาของไกลโคไลซิสและกลูโคโนเจเนซิส

ไตรโอฟอสเฟตไอโซเมอเรส กระตุ้นปฏิกิริยาสมดุล และสมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ไกลโคไลซิสหรือกลูโคโนเจเนซิสตามหลักการออกฤทธิ์ของมวล

กลีเซอรอลดีไฮด์-3-ฟอสเฟต ดีไฮโดรจีเนส เร่งปฏิกิริยาของไกลโคไลซิสและกลูโคโนเจเนซิส

ฟอสโฟกลีเซอเรตไคเนส กระตุ้นปฏิกิริยาย้อนกลับ (glycolysis และ gluconeogenesis) ปฏิกิริยานี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในเซลล์เม็ดเลือดแดงเพราะว่า 1,3-diphosphoglycerate เกิดขึ้นภายใต้การกระทำของเอนไซม์ การกลายพันธุ์ของไดฟอสโฟกลีเซอเรตเปลี่ยนเป็น 2,3-diphosphoglycerate (DPG) - ตัวควบคุมความสัมพันธ์ของ Hb กับออกซิเจน

ฟอสโฟกลีเซอเรต ฟอสโฟมิวเตส และ อีนอลไฮดราเตส กระตุ้นการแปลงพันธะพลังงานที่ค่อนข้างต่ำใน 3-ฟอสโฟกลีเซอเรตให้อยู่ในรูปแบบพลังงานสูงแล้วเปลี่ยนเป็น ATP

ไพรูเวตไคเนส - เอนไซม์ควบคุมที่กระตุ้นปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ โดยฟอสเฟตพลังงานสูงของฟอสโฟอีนอลไพรูเวตจะถูกแปลงเป็น ATP

ไพรูเวตจะถูกออกซิไดซ์เพิ่มเติมในไมโตคอนเดรีย การสลายกลูโคสเป็นไพรูเวตเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม ดังนั้นจึงมีตัวขนส่งพิเศษของไพรูเวตเข้าสู่ไมโตคอนเดรียโดยใช้กลไกของสมมาตรกับ H + NADH ที่ได้จะต้องถูกขนส่งไปยังไมโตคอนเดรียเพื่อออกซิเดชันในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน

ไกลโคไลซิส(กรีก, glykys sweet + การทำลายสลาย, การสลาย) - กระบวนการเอนไซม์ที่ซับซ้อนของการแปลงกลูโคสที่เกิดขึ้นในเนื้อเยื่อของสัตว์และมนุษย์โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจนและนำไปสู่การก่อตัวของกรดแลคติคและ ATP

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2F รวม -> 2CH 3 CHOHCOOH + 2ATP + 2H 2 O

ต้องขอบคุณ G. ที่ร่างกายมนุษย์และสัตว์สามารถทำหน้าที่ทางสรีรวิทยาหลายอย่างในภาวะขาดออกซิเจน

ในกรณีที่ไฮโดรไลซิสเกิดขึ้นในอากาศหรือในบรรยากาศที่มีออกซิเจน เราพูดถึงการไฮโดรไลซิสแบบใช้ออกซิเจน ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน การไฮโดรไลซิสเป็นกระบวนการเดียวในร่างกายของสัตว์ที่ให้พลังงาน ภายใต้สภาวะแอโรบิก กลูโคสเป็นขั้นตอนแรกของการเปลี่ยนแปลงออกซิเดชันของกลูโคสและคาร์โบไฮเดรตอื่น ๆ ไปเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายของกระบวนการนี้ - คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ กระบวนการที่คล้ายคลึงกับการหมักในพืชและจุลินทรีย์คือการหมักประเภทต่างๆ (ดู) คำว่า “ไกลโคไลซิส” ถูกเสนอครั้งแรกโดย Lepine ในปี พ.ศ. 2433

ลำดับของปฏิกิริยาในกระบวนการแก๊สตลอดจนผลิตภัณฑ์ขั้นกลางได้รับการศึกษาอย่างดี ปฏิกิริยาของ G. ถูกเร่งด้วยเอนไซม์ 11 ชนิด ซึ่งส่วนใหญ่แยกได้อยู่ในรูปแบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน มีลักษณะเป็นผลึกหรือมีความบริสุทธิ์สูง และได้รับการศึกษาคุณสมบัติอย่างรอบคอบแล้ว

ช. รุนแรงที่สุดในกล้ามเนื้อโครงร่าง ตับ หัวใจ สมอง และอวัยวะอื่นๆ ในเซลล์ G. เกิดขึ้นในไฮยาพลาสซึม

ปฏิกิริยาเอนไซม์แรก (ดูแผนภาพ) ซึ่งเปิดห่วงโซ่ปฏิกิริยาของหกเหลี่ยมคือปฏิกิริยาของปฏิกิริยาระหว่าง D-กลูโคสกับ ATP (2) ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของกลูโคส-6-ฟอสเฟตและให้ความเป็นไปได้ในการแปลงเพิ่มเติม ของกลูโคสในกระบวนการเฮกโซไคเนส ปฏิกิริยาจะถูกเร่งโดยเฮกโซไคเนส (ดู .) ปฏิกิริยานี้มาพร้อมกับการปล่อยพลังงานจำนวนมากดังนั้นจึงไม่สามารถย้อนกลับได้ในทางปฏิบัติ ในกล้ามเนื้อโครงร่างและตับ กลูโคส-6-ฟอสเฟตจะเกิดขึ้นในปริมาณมากในระหว่างการแคแทบอลิซึมของไกลโคเจน เช่น ระหว่างไกลโคจีโนไลซิส

ปฏิกิริยา G. ที่สอง (โครงการ ปฏิกิริยา 2) คือการไอโซเมอไรเซชันของกลูโคส-6-ฟอสเฟตไปเป็นฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต เร่งปฏิกิริยาด้วยกลูโคสฟอสเฟตไอโซเมอเรส ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีปัจจัยร่วมใดๆ ส่วนผสมที่เกิดขึ้นของเฮกโซสโมโนฟอสเฟตสองตัวซึ่งประกอบด้วยกลูโคส-6-ฟอสเฟตประมาณ 80% และฟรุกโตส-6-ฟอสเฟตประมาณ 80% และฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต 20% พร้อมส่วนผสมของฟอสโฟโมโนเอสเทอร์อื่น ๆ จำนวนหนึ่งเรียกว่า Embden ester ส่วนผสมเดียวกัน แต่ประกอบด้วยกลูโคส-6-ฟอสเฟตเกือบครึ่งหนึ่งเรียกว่าโรบิสันอีเทอร์

จากนั้นฟรุกโตส-6-ฟอสเฟตจะถูกเปลี่ยนฟอสโฟรีเลชั่นเป็นฟรุกโตส-1,6-ไดฟอสเฟตในปฏิกิริยาฟอสโฟฟรุกโตไคเนส (โครงการ ปฏิกิริยา 3) เนื่องจาก ATP ฟรุกโตสไดฟอสเฟตเป็นสารตั้งต้นเฉพาะสำหรับกลูโคส ในขณะที่ปฏิกิริยาก่อนหน้านี้มีลักษณะเฉพาะไม่เพียงแต่สำหรับกลูโคสเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสลายคาร์โบไฮเดรตด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชันด้วย เป็นเอนไซม์ควบคุมที่มี 7 ตัว และตามที่ผู้เขียนบางคนระบุว่า มี 12 ตำแหน่งที่มีผลผูกพันสำหรับซับสเตรต โคแฟคเตอร์ และสารยับยั้งบนโมเลกุล เอนไซม์ถูกกระตุ้นโดยไอออนโลหะไดวาเลนต์, อนินทรีย์ฟอสเฟต, ADP, AMP และไซคลิก 3,5"-AMP กิจกรรมของเอนไซม์จะเพิ่มขึ้นเมื่อมีฟรุกโตส 6-ฟอสเฟตและฟรุกโตส 1,6-บิสฟอสเฟต ยับยั้งเอนไซม์ ATP และซิเตรต

ปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยฟอสโฟฟรุกโตไคเนสคือปฏิกิริยาก๊าซที่ไหลช้าที่สุด ซึ่งเป็นตัวกำหนดอัตราของกระบวนการทั้งหมด ปัจจัยหลักในเซลล์ที่ควบคุมฟอสโฟฟรุกโตไคเนสคือความเข้มข้นสัมพัทธ์ของ ATP และ ADP เมื่อค่าของ ATP/ADP + F inorg. สำคัญซึ่งสามารถทำได้ในกระบวนการออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่น (ดู) ฟอสโฟฟรุกโตไคเนสถูกยับยั้งและ G. ช้าลง ด้วยการลดอัตราส่วน ATP/ADP + F inorg ความรุนแรงของ G. เพิ่มขึ้น ในกล้ามเนื้อไม่ทำงาน กิจกรรมของฟอสโฟฟรุกโตไคเนสต่ำ ซึ่งอธิบายได้ด้วยความเข้มข้นสูงของ ATP (ดูกรดอะดีโนซีน ไตรฟอสฟอริก) ในระหว่างการทำงาน เมื่อเกิดการบริโภค ATP อย่างเข้มข้น กิจกรรมของฟอสโฟฟรุกโตไคเนสจะเพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มความเข้มข้นของก๊าซ และส่งผลให้การก่อตัวของ ATP เพิ่มขึ้น ด้วยโรคเบาหวาน การอดอาหาร และภาวะอื่นๆ ที่ทำให้การเผาผลาญพลังงานเปลี่ยนไปเป็นการใช้ไขมัน ปริมาณซิเตรตในเซลล์อาจเพิ่มขึ้นได้หลายครั้ง ปริมาณการยับยั้งฟอสโฟฟรุกโตไคเนสโดยซิเตรตสูงถึง 70-80%

ขั้นต่อไปของ G. ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยฟรุกโตสไดฟอสเฟตอัลโดเลส (โครงการปฏิกิริยา 4) ฟรุคโตส 1,6-บิสฟอสเฟตแบ่งออกเป็นสองฟอสเฟต: ไดไฮดรอกซีอะซีโตนฟอสเฟตและกลีเซอรัลดีไฮด์ 3-ฟอสเฟต ภายใต้อิทธิพลของไอโซเมอเรสไตรโอสฟอสเฟต (โครงการ, ปฏิกิริยา 5), การเปลี่ยนแปลงระหว่างกันเกิดขึ้น, ฟอสโฟไตรซิส ความสมดุลของปฏิกิริยานี้เปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของไดออกซีอะซิโตนฟอสเฟต: 96% ของไดออกซีอะซิโตนฟอสเฟตคิดเป็นเพียง 4% ของกลีเซอรอลดีไฮด์-3-ฟอสเฟต แต่เขาเป็นผู้มีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมในกระบวนการไฮโดรจิเนชัน กิจกรรมของไอโซเมอเรสไตรโอสฟอสเฟต การก่อตัวที่โดดเด่นของไดออกซีอะซิโตนฟอสเฟตไม่ได้จำกัดอัตราการเผาผลาญโดยทั่วไป การก่อตัวของ glyceraldehyde-3-ฟอสเฟต (3-phosphoglyceraldehyde) จะสิ้นสุดระยะแรกของ G.

ขั้นที่สอง G. เป็นวิถีทั่วไปในการแปลงคาร์โบไฮเดรตทั้งหมดและถือเป็นส่วนที่ซับซ้อนและสำคัญที่สุดของกระบวนการที่นำไปสู่การก่อตัวของ ATP ปฏิกิริยาหลักของ G. คือปฏิกิริยาของ glycolytic oxidoreduction ควบคู่กับ phosphorylation - ปฏิกิริยาออกซิเดชันของ 3-phosphoglyceraldehyde (โครงการ, ปฏิกิริยา 6), เร่งปฏิกิริยาโดย glyceraldehyde ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนส เอนไซม์นี้ประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เหมือนกันสี่หน่วย แต่ละหน่วยเป็นสายโซ่โพลีเปปไทด์ที่มีกรดอะมิโนตกค้าง 330 หน่วย แต่ละหน่วยย่อยมีหนึ่งโมเลกุล NAD+ และกลุ่ม SH อิสระ 4 กลุ่ม ในระหว่างปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นต่อหน้าอนินทรีย์ฟอสเฟต NAD+ จะทำหน้าที่เป็นตัวรับไฮโดรเจน ซึ่งแยกออกจากกลีเซอราลดีไฮด์-3-ฟอสเฟต เมื่อ NAD+ ได้รับการฟื้นฟู กลีเซอราลดีไฮด์-3-ฟอสเฟตจะจับกับโมเลกุลของเอนไซม์เนื่องจากกลุ่ม SH ของโมเลกุลหลัง พันธะที่เกิดขึ้นซึ่งมีพลังงานมากจะเปราะบางและถูกแยกออกภายใต้อิทธิพลของอนินทรีย์ฟอสเฟต ส่งผลให้เกิดกรด 1,3-disphosphoglycerol (1,3-diphosphoglycerate) ปฏิกิริยาที่ตามมา (โครงการ ปฏิกิริยา 7) นำไปสู่การถ่ายโอนสารตกค้างฟอสเฟตที่อุดมด้วยพลังงานไปยังโมเลกุล ADP ด้วยการก่อตัวของ ATP และกรด 3-ฟอสโฟกลีเซอรอล (3-ฟอสโฟกลีเซอเรต) ปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยฟอสโฟกลีเซอเรตไคเนสต้องใช้ไอออนโลหะไดวาเลนต์: Mg 2+, Mn 2+ หรือ Ca 2+ ถัดไป (โครงการปฏิกิริยา 8) กรด 3-ฟอสโฟกลีเซอรอลจะถูกแปลงเป็นกรด 2-ฟอสโฟกลีเซอรอล (2-ฟอสโฟกลีเซอเรต) ปฏิกิริยานี้จะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยฟอสโฟกลีเซอเรต ฟอสโฟมูเตส เมื่อมีปัจจัยร่วมสองตัว: ไอออน Mg 2+ และกรด 2,3-ไดฟอสโฟกลีเซอรอล ขั้นต่อไปของ G. คือการก่อตัวของฟอสโฟอีนอลไพรูเวต ซึ่งเป็นสารตั้งต้นที่อุดมด้วยพลังงานของ ATP (โครงการ ปฏิกิริยา 9) การแปลงกรด 2-ฟอสโฟกลีเซอรอล (2-ฟอสโฟกลีเซอเรต) ไปเป็นฟอสโฟอีนอลไพรูเวตเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาการขาดน้ำที่เร่งปฏิกิริยาโดยฟอสโฟไพรูเวต ไฮดราเตส เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยานี้ต้องใช้ Mg 2+ , Mn 2+ , Zn 2+ หรือ Cd 2+ ซึ่งถูกต่อต้านโดยไอออน Ca 2+ หรือ Sr 2+ ปฏิกิริยาระหว่างฟอสโฟอีนอลไพรูเวตและ ADP (โครงการ ปฏิกิริยา 10) กับการก่อตัวของกรดไพรูวิก (ไพรูเวต) และ ATP ถูกเร่งโดยไพรูเวตไคเนส ซึ่งต้องใช้ Mg 2+ หรือ Mn 2+ และ K + ไอออนเพื่อแสดงกิจกรรมของมัน Ca 2+ ทำหน้าที่เป็นศัตรูตัวฉกาจของไอออนเหล่านี้ สำหรับกิจกรรมสูงสุด ไพรูเวตไคเนสจำเป็นต้องมีไอออนบวกโมโนวาเลนท์ K +, Rb + หรือ Cs + ซึ่งคู่อริคือ Na + และ Li + ไอออนบวก การลดปริมาณไพรูเวตกลับคืนสู่นม (แลคเตต) เนื่องจาก NAD + (NADH) ลดลงเป็นขั้นตอนสุดท้ายของ G (โครงการปฏิกิริยา 11) ปฏิกิริยาถูกเร่งโดยแลคเตตดีไฮโดรจีเนส (ดู)

ด้วยปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้สามประการ ได้แก่ hexokinase, phosphofructokinase และ pyruvate kinase ทำให้ G. นั้นเป็นกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ (สมดุลของมันถูกเลื่อนไปทางการก่อตัวของนม) ในระยะที่ 1 ของการทำอาหาร จะมีการใช้ ATP โมเลกุล 2 โมเลกุล ในระยะที่ 2 จะมีการสร้างโมเลกุล ATP ขึ้นมา 4 โมเลกุล ดังนั้นประสิทธิภาพการใช้พลังงานของกลูโคส (เพียงสองโมเลกุล ATP ต่อโมเลกุลกลูโคส) จึงค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตามบทบาทของ G. นั้นยอดเยี่ยมมากเพราะเพียงเท่านี้ร่างกายก็สามารถทำหน้าที่ทางสรีรวิทยาได้หลายอย่างในสภาวะที่มีเนื้อเยื่อและอวัยวะที่มีออกซิเจนไม่เพียงพอ เงื่อนไขดังกล่าวถูกสร้างขึ้น เช่น ในกล้ามเนื้อโครงร่างที่ทำงานอย่างแข็งขัน การมีอยู่ของออกซิเจนจะยับยั้งออกซิเจน (ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ปาสเตอร์ - ดูเอฟเฟกต์ของปาสเตอร์) ในกล้ามเนื้อหัวใจเส้นทางไกลโคไลติกของการสลายคาร์โบไฮเดรตครอบครองจุดเล็ก ๆ ในกระบวนการผลิตพลังงาน กิจกรรมของเอนไซม์ G. ในหัวใจต่ำกว่าในกล้ามเนื้อโครงร่างอย่างมีนัยสำคัญ ความเร็วที่แท้จริงของระบบทางเดินอาหารจะเปลี่ยนไปขึ้นอยู่กับปริมาณออกซิเจนไปยังกล้ามเนื้อหัวใจและความเข้มของกระบวนการออกซิเดชั่นในนั้น แต่แม้จะอยู่ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่สุดของการจัดหาออกซิเจน G ก็ยังอยู่ในกล้ามเนื้อหัวใจเสมอ สารตั้งต้นสำหรับปฏิกิริยาไกลโคไลติก (น้ำตาลฟอสโฟรีเลต, ไพรูเวต, กรดแลคติค) ถูกใช้โดยกล้ามเนื้อหัวใจในกระบวนการเมแทบอลิซึมของพลาสติกและในกรดไตรคาร์บอกซิลิก วัฏจักร (ดู วัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก ) เป็นสารตั้งต้นออกซิเดชัน G. มีบทบาทสำคัญในหัวใจภายใต้ภาวะขาดออกซิเจน แอโรบิกอย่างรวดเร็ว G. เกิดขึ้นในเนื้องอกซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลัก เนื้อเยื่อเนื้องอกมีลักษณะเฉพาะโดยไม่มีผลของปาสเตอร์ ในนั้นบทบาทด้านกฎระเบียบของฟอสโฟฟรุกโตไคเนสจะหายไป

หลักสูตรปกติของ G. เป็นไปได้เฉพาะในกรณีที่เนื้อเยื่อมี ADP, สารตั้งต้นสำหรับปฏิกิริยาไคเนสของฟอสโฟกลีเซอเรตและไคเนสไพรูเวตรวมถึง NAD และฟอสเฟตอนินทรีย์ซึ่งจำเป็นสำหรับปฏิกิริยาออกซิไดซ์ไกลโคไลติก (การยับยั้งไกลโคไลติกออกซิไดซ์ในกล้ามเนื้อหัวใจที่เกิดจาก การลดลงของปริมาณ NAD ถูกพบในสภาวะของกล้ามเนื้อหัวใจอักเสบจากการทดลอง) ปฏิกิริยาจำกัดอัตราหลักของก๊าซคือปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยฟอสโฟฟรุกโตไคเนส (ดูแผนภาพ ปฏิกิริยาที่ 3) ขั้นตอนที่สอง ก๊าซที่จำกัดอัตราและควบคุม หลังจากปฏิกิริยาฟอสโฟฟรุกโตไคเนสจะเป็นปฏิกิริยาเฮกโซไคเนส (ดูแผนภาพ ปฏิกิริยาที่ 1) ไอโซเอนไซม์สเปกตรัมที่กว้างของเอนไซม์นี้ทำให้สามารถควบคุม G. ได้อย่างละเอียดตั้งแต่ระยะเริ่มต้น ลักษณะแบบไดนามิกของการเชื่อมต่อระหว่างเฮกโซคิเนสและไมโตคอนเดรียและไมโครโซมตลอดจนการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเอนไซม์นี้เมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับโครงสร้างเซลล์ย่อยทำให้กลไกการควบคุมเฮกโซไคเนสมีความละเอียดอ่อนมาก

การไม่มีบทบาทด้านกฎระเบียบของฟอสโฟฟรุกโตไคเนสและกิจกรรมที่สูงมากของเฮกโซไคเนสทำให้เนื้องอกที่เป็นมะเร็งกลายเป็นปั๊มอันทรงพลังที่จะดึงกลูโคสออกจากร่างกายอย่างต่อเนื่อง ในเวลาเดียวกันความเข้มของ G. นั้นทำให้ความแตกต่างระหว่างความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดแดงและเนื้อเยื่อเนื้องอกถึง 60-80 mg% (เลือดแดง) เทียบกับศูนย์ (เนื้อเยื่อเนื้องอก)

โดยปกติการควบคุมของ G. ยังดำเนินการโดยแลคเตตดีไฮโดรจีเนส (LDH) และไอโซไซม์ของมัน (ดูแลคเตตดีไฮโดรจีเนส) ซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยการแปลเฉพาะในอวัยวะและเนื้อเยื่อ ในเนื้อเยื่อที่มีการเผาผลาญแบบแอโรบิก (เนื้อเยื่อหัวใจ, เนื้อเยื่อไต, เซลล์เม็ดเลือดแดง), LDH-1 และ LDH-2 มีอิทธิพลเหนือกว่า ไอโซเอ็นไซม์เหล่านี้ถูกยับยั้งแม้ด้วยไพรูเวตที่มีความเข้มข้นเพียงเล็กน้อย ซึ่งป้องกันการก่อตัวของกรดแลคติค และส่งเสริมการเกิดออกซิเดชันของไพรูเวตที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นในวงจรกรดไตรคาร์บอกซิลิก ในเนื้อเยื่อของมนุษย์ซึ่งส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับพลังงานที่สร้างขึ้นระหว่างกระบวนการย่อยอาหาร (กล้ามเนื้อโครงร่าง) ไอโซเอนไซม์ LDH หลักคือ LDH-4 และ LDH-5 กิจกรรมของ LDH-5 จะสูงสุดที่ความเข้มข้นของไพรูเวตที่ยับยั้ง LDH-1 ความเด่นของไอโซเอนไซม์ LDH-4 และ LDH-5 ทำให้เกิดการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนอย่างรุนแรงโดยการเปลี่ยนไพรูเวตเป็นนมอย่างรวดเร็ว มีการสังเกตการเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดของเนื้อหาสัมพัทธ์ของ LDH-5 ในระหว่างการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตและเซลล์ในวัฒนธรรมต่อภาวะขาดออกซิเจน ในเนื้อเยื่อของมนุษย์จำนวนมาก (เนื้อเยื่อของม้าม, ตับอ่อนและต่อมไทรอยด์, ต่อมหมวกไต, ต่อมน้ำเหลือง) ไอโซเอนไซม์ LDH-3 มีฤทธิ์เหนือกว่า ในเนื้อเยื่อของเอ็มบริโอมนุษย์และทารกในครรภ์มีไอโซเอนไซม์แลคเตตดีไฮโดรจีเนสทั้ง 5 ชนิดอยู่ โดยในจำนวนนี้จะมี LDH-3 เหนือกว่า หลังคลอดไม่นาน การกระจายตัวของไอโซเอนไซม์ในอวัยวะและเนื้อเยื่อของเด็กจะเหมือนกับในผู้ใหญ่ การเปลี่ยนแปลงสเปกตรัมของไอโซเอนไซม์ระหว่างการกำเนิดเอ็มบริโอจะเด่นชัดเป็นพิเศษในกล้ามเนื้อโครงร่าง ด้วยโรคกล้ามเนื้อต่างๆ (ดู) พบว่ามีการกระจายของไอโซเอนไซม์ LDH ที่ผิดปกติ: เพิ่มขึ้นในบางส่วนและลดลงหรือหายไปโดยสิ้นเชิงของผู้อื่น ในโรคกล้ามเนื้อเสื่อมแบบก้าวหน้า (โรค Duchenne) ไอโซเอนไซม์ LDH-1, LDH-2 และ LDH-3 มีอำนาจเหนือกว่า รูปแบบอื่น ๆ ของกล้ามเนื้อเสื่อม (myotonic dystrophy, dermatomyositis, Werdnig-Hoffmann) มีลักษณะเฉพาะคือการลดลงหรือไม่มี LDH-5 ในกล้ามเนื้อโครงร่างซึ่งสัมพันธ์กับการผลิตน้ำนมที่ลดลงในผู้ป่วยที่มี myopathies รูปแบบเหล่านี้หลังการออกกำลังกาย งาน. ในเงื่อนไขหลายประการเนื่องจากการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์เพิ่มขึ้นไอโซเอนไซม์ของแลคเตตดีไฮโดรจีเนสจะเข้าสู่กระแสเลือดในปริมาณที่มากเกินไป กิจกรรมของแลคเตตดีไฮโดรจีเนสและลักษณะของการกระจายของไอโซเอนไซม์ในซีรั่มในเลือดเปลี่ยนแปลงโดยเฉพาะกับกล้ามเนื้อหัวใจตาย (ดู), โรคของตับและทางเดินน้ำดี, โรคไขข้อ (ดู) ในคลินิก สำหรับการวินิจฉัยแยกโรคของโรคเหล่านี้ จะใช้วิธีการง่ายๆ เพื่อระบุการกระจายสัมพัทธ์ของไอโซเอนไซม์แลคเตตดีไฮโดรจีเนสในเลือด โดยพิจารณาจากการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

ในร่างกายมนุษย์และสัตว์มีกลไกของเอนไซม์ที่ช่วยให้มั่นใจว่ากลูโคสจะไหลไปในทิศทางตรงกันข้ามนั่นคือการสังเคราะห์กลูโคสและไกลโคเจนจากนม กระบวนการนี้เรียกว่าการสร้างกลูโคโนเจเนซิส มันดำเนินไปอย่างเข้มข้นในตับ โดยที่น้ำนมจะถูกส่งในปริมาณมากทางกระแสเลือด พลังงานสำหรับกระบวนการนี้ยังถูกสร้างขึ้นในตับอันเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันโดยสมบูรณ์ของกรดแลคติคบางส่วน (ประมาณ 15%) สารตั้งต้นของกลูโคสในการสร้างกลูโคโนเจเนซิสอาจเป็นไพรูเวตหรือสารประกอบใด ๆ ที่ถูกแปลงในระหว่างกระบวนการแคแทบอลิซึมเป็นไพรูเวตหรือหนึ่งในผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของวงจรกรด Tricarboxylic เช่นเดียวกับสิ่งที่เรียกว่า กรดอะมิโนไกลโคเจน

ขั้นตอนส่วนใหญ่ของการเกิดกลูโคนีเจเนซิสแสดงถึงการกลับตัวของปฏิกิริยา G

ปฏิกิริยาแรกของการสร้างกลูโคโนเจเนซิส - การเปลี่ยนกรดแลคติกเป็นกรดไพรูวิก - ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยแลคเตตดีไฮโดรจีเนส การสังเคราะห์ฟอสโฟอีนอลไพรูเวตจากไพรูเวตเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน ระยะแรกมีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในไมโตคอนเดรีย

ไพรูเวตภายใต้อิทธิพลของไพรูเวตคาร์บอกซิเลส (EC 6.4.1.1) ซึ่งออกฤทธิ์เฉพาะเมื่อมีอะซิติลโคเอ็นไซม์ A เท่านั้น จะถูกคาร์บอกซิเลตโดยมีส่วนร่วมของ CO 2 เพื่อสร้างออกซาโลอะซิเตต ATP เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา ดังนั้นผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา พร้อมด้วยออกซาโลอะซิเตต คือ ADP และออร์โธฟอสเฟต:

Oxaloacetate ซึ่งเป็นผลมาจากดีคาร์บอกซิเลชันและฟอสโฟรีเลชั่นภายใต้อิทธิพลของฟอสโฟไพรูเวต คาร์บอกซีเลส (EC 4.1.1.32) จะถูกแปลงเป็นฟอสโฟอีนอล ไพรูเวต ผู้บริจาคฟอสเฟตที่ตกค้างในปฏิกิริยาคือ กัวโนซีน ไตรฟอสเฟต หรือ ไอโนซีน ไตรฟอสเฟต:

Phosphopyruvate carboxylase มีอยู่ในทั้ง hyaloplasm และ mitochondria แต่การกระจายตัวของเอนไซม์นั้นแตกต่างกันระหว่างมนุษย์และสัตว์ ในหนูตะเภา กระต่าย แกะ วัว และมนุษย์ ฟอสโฟไพรูเวต คารูซิเลสมีอยู่ในเศษส่วนทั้งสอง ในตับตัวอ่อนของหนูและหนูตะเภาซึ่งไม่สามารถสร้างกลูโคโนเจเนซิสได้ มีเพียงเอนไซม์ไมโตคอนเดรียเท่านั้นที่มีอยู่ ในไฮยาพลาสซึมกิจกรรมของฟอสโฟไพรูเวตคาร์บอกซิเลสจะปรากฏเฉพาะในช่วงหลังคลอดเท่านั้น ในเวลาเดียวกัน ตับก็มีความสามารถในการสร้างกลูโคโนเจเนซิสได้

เนื่องจากฟอสโฟไพรูเวตคาร์บอกซิเลสมีส่วนเกี่ยวข้องในการสร้างกลูโคโนเจเนซิส การเปลี่ยนออกซาโลอะซิเตตเป็นฟอสโฟอีนอลไพรูเวตจึงเกิดขึ้นอย่างแม่นยำในไฮยาพลาสซึม Oxaloacetate ที่เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียไม่สามารถผ่านเข้าไปในไฮยาโลพลาสซึมได้เนื่องจากเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียไม่สามารถซึมผ่านได้ ในไมโตคอนเดรีย oxaloacetate จะลดลงเป็นกรดมาลิก (malate) ซึ่งสามารถแพร่กระจายจากไมโตคอนเดรียไปสู่ไฮยาโลพลาสซึมได้ โดยจะถูกออกซิไดซ์ให้กลายเป็น oxaloacetate ซึ่งในทางกลับกันจะถูกเปลี่ยนเป็นฟอสโฟอีนอลไพรูเวต

ปฏิกิริยาต่อมาของการสร้างกลูโคโนเจเนซิสซึ่งเร่งด้วยเอนไซม์ G. ทำให้เกิดฟรุกโตส-1,6-ไดฟอสเฟต การเปลี่ยนฟรุกโตส-1,6-ไดฟอสเฟตเป็นฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต จากนั้นกลูโคส-6-ฟอสเฟตเป็นกลูโคส จะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยฟอสฟาเตสจำเพาะที่จะแยกฟอสเฟตอนินทรีย์ออกทางไฮโดรไลติก

ในระหว่างการสร้างกลูโคส fructose-1,6-diphosphatase (hexose diphosphatase; EC 3.1.3.11) จะเร่งปฏิกิริยาหลัก D-fructose-1,6-diphosphate + H 2 O -> D-fructose-b-ฟอสเฟต + ออร์โธฟอสเฟต) และ ดังนั้นการออกฤทธิ์ของ ATP และ AMP ที่มีต่อมันจึงตรงกันข้ามกับผลที่มีต่อฟอสโฟฟรุกโตไคเนส (ดูด้านบน): hexose diphosphatase ถูกกระตุ้นภายใต้อิทธิพลของ ATP และถูกยับยั้งโดย AMP เมื่ออัตราส่วน ATP/ADP ต่ำ การสลายกลูโคสจะเกิดขึ้นในเซลล์ เมื่อค่านี้สูง การสลายกลูโคสจะหยุดลง ภายใต้สภาวะแอโรบิก อนินทรีย์ฟอสเฟตและ ADP จะถูกกำจัดออกจากเซลล์อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนและ ATP จะสะสม ซึ่งนำไปสู่การปราบปรามกลูโคสและการกระตุ้นการสร้างกลูโคส ไพรูเวตคาร์บอกซิเลสยังไวต่ออัตราส่วน ATP/ADP เนื่องจากถูกยับยั้งโดย ADP Acetyl-CoA กระตุ้นไพรูเวตคาร์บอกซิเลส

ในการควบคุมของ G. และ gluconeogenesis อินซูลินมีบทบาทสำคัญ (ดู) หากขาดความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดเพิ่มขึ้น (น้ำตาลในเลือดสูง) การขับกลูโคสในปัสสาวะมากเกินไป (กลูโคซูเรีย) และปริมาณไกลโคเจนในตับลดลง ในกรณีนี้กล้ามเนื้อจะสูญเสียความสามารถในการใช้ระดับน้ำตาลในเลือดในกระบวนการนี้ ในตับโดยการลดความเข้มของกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพโดยทั่วไป (การสังเคราะห์โปรตีนการสังเคราะห์กรดไขมันจากกลูโคส) ทำให้การสังเคราะห์เอนไซม์กลูโคโนเจเนซิสเพิ่มขึ้น เมื่อให้อินซูลินแก่ผู้ป่วยโรคเบาหวาน ความผิดปกติของการเผาผลาญที่ระบุไว้ทั้งหมดจะหายไป: การซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ของกล้ามเนื้อต่อกลูโคสจะเป็นปกติ และความสัมพันธ์ระหว่างกลูโคสและการสร้างกลูโคโนเจเนซิสกลับคืนมา อินซูลินควบคุมกระบวนการเหล่านี้ในระดับพันธุกรรมในฐานะตัวควบคุมการสังเคราะห์เอนไซม์ เป็นตัวกระตุ้นการก่อตัวของเอนไซม์สำคัญ G.: hexokinase, phosphofructokinase และ pyruvate kinase ในเวลาเดียวกันอินซูลินทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งการสังเคราะห์เอนไซม์กลูโคโนเจเนซิส

ลิ่มสัญญาณของความเด่นของ G. ในระยะแอโรบิกของการสลายคาร์โบไฮเดรตมักพบบ่อยที่สุดในสภาวะที่ไม่เป็นพิษซึ่งเกิดจากความผิดปกติของการไหลเวียนโลหิตหรือระบบทางเดินหายใจ, การเจ็บป่วยจากระดับความสูง, โรคโลหิตจาง, กิจกรรมที่ลดลงของระบบเอนไซม์ออกซิเดชั่นของเนื้อเยื่อในระหว่างการติดเชื้อและพิษบางอย่าง ภาวะขาดออกซิเจนและภาวะวิตามินเอซึ่งเป็นผลมาจากภาวะขาดออกซิเจนเนื่องจากการทำงานของกล้ามเนื้อมากเกินไป เมื่อ G. เพิ่มขึ้น ไพรูเวตและแลคเตตจะสะสมพร้อมกับการทำให้เป็นกรดของเนื้อเยื่อ การเปลี่ยนแปลงสมดุลของกรด-เบส และปริมาณสำรองของอัลคาไลน์ลดลง ในผู้ป่วยโรคเบาหวานการกระตุ้นกระบวนการในกระเพาะอาหารและการสังเคราะห์แลคเตทไม่เพียงพอไปสู่ไกลโคเจนในตับก็มักจะทำให้เนื้อหาของแลคเตตและไพรูเวตในเลือดเพิ่มขึ้น ในกรณีเหล่านี้ ภาวะความเป็นกรดอาจถึงระดับสูงเมื่อมีการพัฒนาอาการโคม่าแลคติคจากเบาหวาน การยับยั้งการสังเคราะห์ไกลโคเจนจากแลคเตตและไพรูเวตที่เกิดขึ้นจากโรคตับอักเสบนั้นสังเกตได้จากรอยโรคของเนื้อเยื่อตับ (ระยะสุดท้ายของโรคตับอักเสบ, โรคตับแข็งในตับ ฯลฯ ) ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของเนื้อหาของแลคเตทและไพรูเวตในซีรั่มในเลือดสามารถทำได้ ทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ความผิดปกติของตับ

ความเข้มสูงของ G. ในเนื้อเยื่อเนื้องอกถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดความไวของเนื้องอกต่อยาต้านมะเร็งบางชนิด: การปราบปรามของ G. ในส่วนของเนื้องอกภายใต้อิทธิพลของยาเคมีบำบัดที่ศึกษาบ่งบอกถึงความไวของเนื้องอกที่กำหนด

บรรณานุกรม: Dagli S. และ Nicholson D. E. เส้นทางเมตาบอลิซึม, ทรานส์. จากภาษาอังกฤษ, M., 1973, บรรณานุกรม; L e n และ dzher A. ชีวเคมี, ทรานส์. จากภาษาอังกฤษ ม. 2519; ปัญหาเคมียา เอ็ด V. S. Shapot และ E. G. Larsky, M. , 1973, บรรณานุกรม; วิลคินสัน เจ. ไอโซไซม์, ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ ม. 2511

G.A. Solovyova, G.K. Alekseev.

ขั้นตอนแรกของไกลโคไลซิสคือ เตรียมการที่นี่พลังงาน ATP ถูกใช้ไปกลูโคสจะถูกกระตุ้นและสร้างขึ้นจากมัน ไตรโอสฟอสเฟต.

ปฏิกิริยาแรกไกลโคไลซิสเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนกลูโคสให้เป็นสารประกอบที่เกิดปฏิกิริยาเนื่องจากฟอสโฟรีเลชั่นของอะตอมคาร์บอนตัวที่ 6 ที่ไม่รวมอยู่ในวงแหวน ปฏิกิริยานี้ถือเป็นปฏิกิริยาแรกในการเปลี่ยนแปลงกลูโคสใดๆ ที่ถูกเร่งปฏิกิริยา เฮกโซไคเนส.

ปฏิกิริยาที่สองจำเป็นต้องกำจัดอะตอมของคาร์บอนอีกตัวออกจากวงแหวนเพื่อให้เกิดฟอสโฟรีเลชั่นตามมา (เอนไซม์ ไอโซเมอเรส- เป็นผลให้เกิดฟรุกโตส-6-ฟอสเฟตขึ้น

ปฏิกิริยาที่สาม– เอนไซม์ ฟอสโฟฟรุกโตไคเนสฟอสโฟรีเลทฟรุกโตส-6-ฟอสเฟตเพื่อสร้างโมเลกุลฟรุกโตส-1,6-ไบฟอสเฟตที่เกือบจะสมมาตร ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาหลักในการควบคุมอัตราการไกลโคไลซิส

ใน ปฏิกิริยาที่สี่ฟรุกโตส 1,6-บิสฟอสเฟต ถูกตัดครึ่ง ฟรุกโตส 1,6-ไดฟอสเฟต อัลโดเลสด้วยการก่อตัวของไอโซเมอร์ไตรโอสฟอสโฟรีเลชั่นสองตัว - อัลโดส กลีเซอรอลดีไฮด์(GAF) และคีโตส ไดออกซีอะซิโตน(ดีเอเอฟ).

ปฏิกิริยาที่ห้าขั้นตอนการเตรียมการ - การเปลี่ยนแปลงของกลีเซอราลดีไฮด์ฟอสเฟตและไดออกซีอะซิโตนฟอสเฟตเข้าด้วยกันโดยมีส่วนร่วม ไอโซเมอเรสของไตรโอสฟอสเฟต- สมดุลของปฏิกิริยาเปลี่ยนไปเป็น dihydroxyacetone ฟอสเฟตโดยมีส่วนแบ่ง 97% ส่วนแบ่งของ glyceraldehyde ฟอสเฟตคือ 3% ปฏิกิริยานี้แม้จะเรียบง่าย แต่ก็เป็นตัวกำหนดชะตากรรมของกลูโคสต่อไป:

• เมื่อเซลล์ขาดพลังงานและกระตุ้นการออกซิเดชันของกลูโคส ไดไฮดรอกซีอะซิโตนฟอสเฟตจะถูกแปลงเป็นกลีเซอราลดีไฮด์ฟอสเฟต ซึ่งจะถูกออกซิไดซ์เพิ่มเติมในขั้นตอนที่สองของไกลโคไลซิส
• ด้วย ATP ในปริมาณที่เพียงพอในทางกลับกัน glyceraldehyde ฟอสเฟตไอโซเมอร์ไรซ์เป็นไดไฮดรอกซีอะซิโตนฟอสเฟตและส่วนหลังจะถูกส่งไปเพื่อสังเคราะห์ไขมัน

· ขั้นตอนที่สองของไกลโคไลซิส

·
ขั้นตอนที่สองของไกลโคไลซิสเป็นเรื่องเกี่ยวกับ การปล่อยพลังงานซึ่งบรรจุอยู่ในกลีเซอราลดีไฮด์ ฟอสเฟต และจัดเก็บไว้ในรูปแบบ เอทีพี.

· ปฏิกิริยาที่หกไกลโคไลซิส (เอนไซม์ กลีเซอราลดีไฮด์ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนส) – ออกซิเดชันของกลีเซอราลดีไฮด์ฟอสเฟตและการเติมกรดฟอสฟอริกทำให้เกิดการก่อตัวของสารประกอบพลังงานสูงของกรด 1,3-diphosphoglyceric และ NADH

· ใน ปฏิกิริยาที่เจ็ด(เอนไซม์ ฟอสโฟกลีเซอเรตไคเนส) พลังงานของพันธะฟอสโฟสเตอร์ที่มีอยู่ใน 1,3-diphosphoglycerate ถูกใช้ไปกับการก่อตัวของ ATP ปฏิกิริยาได้รับชื่อเพิ่มเติม - ซึ่งชี้แจงแหล่งพลังงานสำหรับการรับพันธะมหภาคใน ATP (จากสารตั้งต้นของปฏิกิริยา) ตรงกันข้ามกับออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่น (จากการไล่ระดับเคมีไฟฟ้าของไอออนไฮโดรเจนบนเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรีย)

· ปฏิกิริยาที่แปด– 3-ฟอสโฟกลีเซอเรตสังเคราะห์ในปฏิกิริยาก่อนหน้าภายใต้อิทธิพล การกลายพันธุ์ของฟอสโฟกลีเซอเรตไอโซเมอร์ไรซ์เป็น 2-ฟอสโฟกลีเซอเรต

· ปฏิกิริยาที่เก้า– เอนไซม์ เอโนเลสแยกโมเลกุลของน้ำออกจากกรด 2-ฟอสโฟกลีเซอริก และนำไปสู่การก่อตัวของพันธะฟอสโฟเอสเตอร์พลังงานสูงในองค์ประกอบของฟอสโฟอีนอลไพรูเวต

· ปฏิกิริยาที่สิบไกลโคไลซิสเป็นอีกสิ่งหนึ่ง ปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชั่นของสารตั้งต้น- ประกอบด้วยการโอน ไพรูเวตไคเนสฟอสเฟตพลังงานสูงจากฟอสโฟอีนอลไพรูเวตไปจนถึง ADP และการก่อตัวของกรดไพรูวิก

ปฏิกิริยาสุดท้ายของปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ปราศจากออกซิเจนของกลูโคส ที่สิบเอ็ด– การก่อตัวของกรดแลคติคจากไพรูเวตภายใต้อิทธิพลของ แลคเตตดีไฮโดรจีเนส- สิ่งสำคัญคือปฏิกิริยานี้เกิดขึ้น ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนเท่านั้น- ปฏิกิริยานี้จำเป็นสำหรับเซลล์ เนื่องจาก NADH ซึ่งเกิดขึ้นในปฏิกิริยาที่ 6 ไม่สามารถออกซิไดซ์ในไมโตคอนเดรียได้หากไม่มีออกซิเจน

· ในทารกในครรภ์และเด็กในช่วงเดือนแรกของชีวิต การสลายกลูโคสแบบไม่ใช้ออกซิเจนมีอิทธิพลเหนือกว่า ดังนั้นระดับแลคเตทจึงสูงกว่าในผู้ใหญ่

· เมื่อมีออกซิเจน กรดไพรูวิกจะเข้าสู่ไมโตคอนเดรียและถูกแปลงเป็นอะซิติล-S-CoA

1.7 ปฏิกิริยาไกลโคไลซิส

บทนำ

ไกลโคไลซิสเป็นวิถีทางเมแทบอลิซึมสำหรับการเกิดออกซิเดชันของกลูโคส มันเกิดขึ้นในไซโตโซลของเซลล์ตามหนึ่งในสองสถานการณ์:

1. แอโรบิกไกลโคไลซิสเกิดขึ้นเมื่อมีออกซิเจนและมีปฏิกิริยา 10 ปฏิกิริยา

ผลิตภัณฑ์ - ไพรูเวต 2 โมเลกุล, 4 ATP และ 2 NADH ราคา - 2 ATP โมเลกุล

2. ไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนและนอกเหนือจากปฏิกิริยาหลัก 10 ประการแล้วยังรวมถึงอีกหนึ่งปฏิกิริยา - การลดลงของไพรูเวตเป็นแลคเตต (กรดแลคติค) ความหมายของปฏิกิริยานี้จะกล่าวถึงด้านล่าง จำนวนปฏิกิริยาทั้งหมดคือ 11

ผลิตภัณฑ์ - แลคเตท 2 โมเลกุล 4 ATP ราคา - 2 ATP โมเลกุล

จากปฏิกิริยาไกลโคไลซิสทั้งหมด ปฏิกิริยาที่ 1 และ 3 จะไม่สามารถย้อนกลับทางอุณหพลศาสตร์ได้

ฉันและวันที่ 10 ปฏิกิริยาอื่นๆ ทั้งหมดสามารถย้อนกลับได้

บี สมการปฏิกิริยา

1. กลูโคส + ATP กลูโคส-6-ฟอสเฟต + ADP + H+

2. กลูโคส-6-ฟอสเฟต ฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต

3. ฟรุกโตส 6-ฟอสเฟตฟรุกโตส 1,6-บิสฟอสเฟต

4. ฟรุกโตส 1,6-บิสฟอสเฟตไดไฮดรอกซีอะซิโตนฟอสเฟต + กลีเซอรอลดีไฮด์ 3-ฟอสเฟต

5. ไดไฮดรอกซีอะซิโตนฟอสเฟตกลีเซอรอลดีไฮด์-3-ฟอสเฟต

โมเลกุลกลูโคส ปฏิกิริยานี้ถูกเร่งโดยเอนไซม์เฮกโซไคเนส นอกจากกลูโคสแล้วเฮกโซไคเนสยังฟอสโฟรีเลทโมโนแซ็กคาไรด์อื่น ๆ เช่นมานโนสฟรุคโตส ตับประกอบด้วยไอโซเอนไซม์กลูโคไคเนส ซึ่งกระตุ้นปฏิกิริยาเดียวกัน แต่มีค่าคงที่มิคาเอลิสสูงกว่า ซึ่งหมายความว่าความสัมพันธ์กับกลูโคสต่ำกว่าเฮกโซไคเนส แมกนีเซียมไอออน Mg2+ ทำหน้าที่เป็นปัจจัยร่วมในการทำปฏิกิริยา พวกมันทำให้ประจุลบของกรดฟอสฟอริกทั้งสองตกค้างในโมเลกุล ATP เป็นกลาง

ความหมายทางชีวเคมีของปฏิกิริยานี้คือ "ล็อค" กลูโคสในเซลล์โดยการถ่ายโอนกรดฟอสฟอริกที่มีประจุลบที่มีประจุลบลงไป ดังนั้นการแพร่กระจายแบบย้อนกลับของกลูโคสจากเซลล์สู่สภาพแวดล้อมภายนอกจึงลดลงอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากโมเลกุลกลูโคสที่มีประจุลบจะถูกขับไล่ด้วยไฟฟ้าสถิตโดยฟอสโฟลิพิดเมมเบรนที่มีประจุลบ

ง. ปฏิกิริยา 2

ในระหว่างปฏิกิริยาที่สอง อัลโดส - กลูโคส-6-ฟอสเฟต - ไอโซเมอร์ไรซ์เป็นคีโตส

- ฟรุกโตส-6-ฟอสเฟตปฏิกิริยานี้ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ ฟอสโฟกลูโคไอโซเมอเรส.

ดีปฏิกิริยา 3

	ปฏิกิริยาไกลโคไลซิส
พื้นผิว: ฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต	สินค้า: ฟรุกโตส 1,6-บิสฟอสเฟต
เอนไซม์: ฟอสโฟฟรุกโตไคเนส	ปัจจัยร่วม: มก. 2+
เปิดใช้งานแบบ Allosterically:	ยับยั้งโดย Allosterically โดย:
AMP, ฟรุกโตส 2,6-บิสฟอสเฟต	เอทีพี, ซิเตรต
การควบคุมฮอร์โมนเกี่ยวข้องกับอัลโลสเตอริกและดำเนินการผ่านไบ-
เอนไซม์ทำงาน(BIF) และฟรุคโตส-2,6-บิสฟอสเฟต (ผลิตภัณฑ์ของมัน) 1.
ฮอร์โมนที่สำคัญ: อินซูลิน กลูคากอน อะดรีนาลีน

เอนไซม์ ฟอสโฟฟรุกโตไคเนสฟอสโฟรีเลทฟรุกโตส-6-ฟอสเฟตเป็นฟรุกโตส-1,6-บิสฟอสเฟต (การใช้คำนำหน้าบิส- ในกรณีนี้บ่งชี้ว่ากรดฟอสฟอริกตกค้างเกี่ยวข้องกับอะตอมของคาร์บอนที่แตกต่างกันในโมเลกุลฟรุกโตส การใช้คำนำหน้าดิหมายความว่า หมู่ฟอสเฟตเชื่อมต่อกับอะตอมของคาร์บอน 1 อะตอม ในกรณีนี้ผิดพลาด)

ฟอสโฟฟรุกโตไอโซเมอเรสเป็นเอนไซม์สำคัญในการควบคุมไกลโคไลซิส เนื่องจากมันจะเร่งปฏิกิริยาหนึ่งในปฏิกิริยาจำกัดอัตราของไกลโคไลซิส

อี ปฏิกิริยา 4

1 กลไกการควบคุมฟอสโฟฟรุกโตไคเนสโดย BIF และฟรุกโตส 2,6-บิสฟอสเฟตถูกกล่าวถึงโดยละเอียดในหัวข้อ 2.9

Aldolase กระตุ้นปฏิกิริยาที่สี่ ซึ่งก็คือการแยกฟรุตโตส-1,6-บิสฟอสเฟตออกเป็นสองไตรโอส: กลีเซอรัลดีไฮด์-3-ฟอสเฟต และไดไฮดรอกซีอะซิโตนฟอสเฟต การแตกแยกของกลูโคส-6-ฟอสเฟตของ Aldol จะนำไปสู่การก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่มีจำนวนอะตอมต่างกัน ในกรณีนี้ จำนวนอะตอมในผลิตภัณฑ์ทั้งสองคือสาม สิ่งนี้ให้ความกระจ่างถึง "ความหมาย" ของปฏิกิริยาที่สองของไกลโคไลซิส (ไอโซเมอไรเซชันของกลูโคสเป็นฟรุกโตส)

ฉ ปฏิกิริยา 5

หนึ่งในผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาที่สี่ของไกลโคไลซิสคือกลีเซอราลดีไฮด์-3-ฟอสเฟต

- มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาต่อไป ผลิตภัณฑ์อีกชนิดหนึ่งคือ ไดไฮดรอกซีอะซีโตน ฟอสเฟต จะเกิดไอโซเมอร์ในปฏิกิริยาที่ห้ากลีเซอรอลดีไฮด์ 3-ฟอสเฟตผ่านเอนไซม์ ไอโซเมอเรสของไตรโอสฟอสเฟต- เอนไซม์นี้มี "ตัวเร่งปฏิกิริยาในอุดมคติ"

- ผลิตภัณฑ์จะเกิดขึ้นทันทีที่สารตั้งต้นสัมผัสกับเอนไซม์

3 ปฏิกิริยา 6

ปฏิกิริยาที่หกของไกลโคไลซิสคือการเกิดออกซิเดชันและฟอสโฟรีเลชั่นของกลีเซอรอล-

ดีไฮด์-3-ฟอสเฟต ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา กลีเซอรัลดีไฮด์-3-ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนส- ใน