fysiologie

glucose

Vanuit het oogpunt van de chemie is glucose een suiker met zes koolstofatomen en valt daarom in de categorie van hexosen.

Glucose is een monosaccharide, een suiker die niet tot een eenvoudiger koolhydraat kan worden gehydrolyseerd.

De meeste van de complexe suikers die aanwezig zijn in het dieet worden gesplitst en teruggebracht tot glucose en andere eenvoudige koolhydraten.

Glucose wordt namelijk verkregen door hydrolyse van veel koolhydraten, waaronder sucrose, maltose, cellulose, zetmeel en glycogeen.

De lever is in staat andere eenvoudige suikers, zoals fructose, om te zetten in glucose.

Uitgaande van glucose is het mogelijk om alle koolhydraten te synthetiseren die nodig zijn voor de overleving van het organisme.

Het niveau van glucose in het bloed en de weefsels wordt nauwkeurig gereguleerd door sommige hormonen (insuline en glucagon); overtollige glucose wordt opgeslagen in sommige weefsels, waaronder spieren, in de vorm van glycogeen.

In de diepte:

  • glucose als voedsel (dextrose)
  • bloedglucose (bloedglucose)
  • glucose in de urine (glycosurie)
  • GLUT glucosetransporters
  • Veranderde glucosetolerantie
  • OGTT Orale glucoseladingstest
  • Alanine glucose cyclus
  • glucosestroop

de glycolyse

Belangrijke cellulaire metabole route, verantwoordelijk voor de omzetting van glucose in eenvoudigere moleculen en energieproductie in de vorm van adenosinetrifosfaat (ATP).

Glycolyse is een chemisch proces waarbij een glucosemolecule wordt gesplitst in twee moleculen van pyrodruivenzuur; deze reactie leidt tot de productie van energie, opgeslagen in 2 ATP-moleculen.

Glycolyse heeft de bijzonderheid dat deze zowel in aanwezigheid als in afwezigheid van zuurstof kan plaatsvinden, zelfs als in het tweede geval een kleinere hoeveelheid energie wordt geproduceerd

  • Onder aerobe omstandigheden kunnen de pyrodruivenzuurmoleculen de Krebs-cyclus binnengaan en een reeks reacties ondergaan die hun volledige afbraak tot kooldioxide en water bepalen
  • In anaërobe omstandigheden worden de pyrodruivenzuurmoleculen echter door het fermentatieproces afgebroken tot andere organische verbindingen, zoals melkzuur of azijnzuur.

Fasen van glycolyse

De belangrijkste gebeurtenissen die kenmerkend zijn voor het glycolyseproces zijn:

fosforylering van glucose: twee fosfaatgroepen worden toegevoegd aan het glucosemolecuul, geleverd door twee ATP-moleculen die op hun beurt ADP worden. Aldus wordt glucose 1, 6-difosfaat gevormd;

omzetting in fructose 1, 6-difosfaat : glucose 1, 6-difosfaat wordt omgezet in fructose 1, 6-difosfaat, een intermediaire verbinding met zes koolstofatomen, die op zijn beurt wordt gesplitst in twee eenvoudigere verbindingen, die elk drie koolstofatomen: dihydroxyacetonfosfaat en glyceraldehyde 3-fosfaat. Het dihydroxyacetonfosfaat wordt omgezet in een ander molecuul glyceraldehyde 3-fosfaat;

pyrodruivenzuurvorming : de twee verbindingen met drie koolstofatomen worden beide omgezet in 1, 3-difosfoglyceraatzuur; dan in fosfoglyceraat; dan in fosfoenolpyruvaat; eindelijk, in twee moleculen van pyrodruivenzuur.

In de loop van deze reacties worden vier moleculen van ATP en 2 van NADH gesynthetiseerd.

Evenwicht tussen de situatie

Glycolyse uitgaande van een glucosemolecule maakt het mogelijk om:

  1. de netto productie van 2 ATP-moleculen
  2. de vorming van 2 moleculen van een verbinding, NADH (nicotinamide adenine dinucleotide), die fungeert als een energiedrager.

Het belang van glycolyse

In levende wezens is glycolyse de eerste fase van de metabole routes van energieproductie; het maakt het gebruik van glucose en andere eenvoudige suikers, zoals fructose en galactose, mogelijk. Bij mensen hebben sommige weefsels die normaal gesproken een aëroob metabolisme hebben in bepaalde omstandigheden van zuurstofgebrek het vermogen om energie af te leiden dankzij anaerobe glycolyse. Dit gebeurt bijvoorbeeld in gestreept spierweefsel dat is onderworpen aan intense en langdurige fysieke inspanning. Op deze manier stelt de flexibiliteit van het energieproductiesysteem, dat verschillende chemische routes kan volgen, het lichaam in staat om aan zijn eigen behoeften te voldoen. Niet alle stoffen zijn echter bestand tegen de afwezigheid van zuurstof; de hartspier heeft bijvoorbeeld een lager vermogen om glycolyse uit te voeren, daarom is het moeilijker om anaërobe omstandigheden te weerstaan.

meer over glycolyse »

Anaerobe glycolyse

In anaerobe omstandigheden (gebrek aan zuurstof) wordt het pyruvaat getransformeerd in twee moleculen melkzuur met de afgifte van energie in de vorm van ATP.

Dit proces, dat 2 ATP-moleculen produceert, kan niet langer dan 1 of 2 minuten duren, omdat de opeenhoping van melkzuur het gevoel van vermoeidheid produceert en spiercontractie belemmert.

In aanwezigheid van zuurstof wordt het gevormde melkzuur omgezet in pyrodruifzuur dat vervolgens wordt gemetaboliseerd dankzij de Krebs-cyclus.

Krebs-cyclus

Groep van chemische reacties die plaatsvinden in de cel tijdens het cellulaire ademhalingsproces. Deze reacties zijn verantwoordelijk voor het transformeren van de moleculen van glycolyse in koolstofdioxide, water en energie. Dit proces, begunstigd door zeven enzymen, wordt ook wel de cyclus van tricarbonzuren of citroenzuur genoemd. De Krebs-cyclus is actief bij alle dieren, in hogere planten en in de meeste bacteriën. In eukaryote cellen vindt de cyclus plaats in een cellulair organisme dat mitochondriën wordt genoemd. De ontdekking van deze cyclus wordt toegeschreven aan de Britse biochemicus Hans Adolf Krebs, die in 1937 de belangrijkste stappen beschreef.

VOORNAAMSTE REACTIES

Aan het einde van de glycolyse worden twee pyruvaatmoleculen gevormd, die de mitochondria binnenkomen en worden omgezet in acetylgroepen. Elke acetylgroep, die twee koolstofatomen bevat, bindt aan een co-enzym en vormt een verbinding die acetylcoenzyme A wordt genoemd.

Dit, op zijn beurt, combineert met een molecuul met vier koolstofatomen, oxalacetaat, om een ​​verbinding te vormen met zes koolstofatomen, citroenzuur. In de volgende stappen van de cyclus wordt het citroenzuurmolecuul geleidelijk herwerkt, waardoor twee koolstofatomen verloren gaan die worden geëlimineerd in de vorm van koolstofdioxide. Bovendien komen in deze passages vier elektronen vrij die zullen worden gebruikt voor de laatste stap van cellulaire ademhaling, oxidatieve fosforylering.

grondige studie van de Krebs-cyclus »

Oxidatieve fosforylatie

De derde fase van cellulaire ademhaling wordt oxidatieve fosforylatie genoemd en vindt plaats op het niveau van mitochondriale toppen (vouwen van het binnenmembraan van mitochondriën). Het bestaat uit de overdracht van NADH-waterstofelektronen naar een transportketen (de ademhalingsketen genaamd), gevormd door cytochromen tot zuurstof, hetgeen de uiteindelijke elektronenacceptor vertegenwoordigt. De passage van elektronen omvat de afgifte van energie die wordt opgeslagen in de bindingen van 36 moleculen van adenosinedifosfaat (ADP) door de binding van fosfaatgroepen en die leidt tot de synthese van 36 ATP-moleculen. Uit de reductie van zuurstof en de H + -ionen die ontstaan ​​na de elektronenoverdracht van NADH en FADH, worden watermoleculen afgeleid die worden toegevoegd aan die geproduceerd met de Krebs-cyclus.

ATP-synthesemechanismen

De protonen worden door het binnenste membraan van de mitochondriën gevoerd in een gefaciliteerd diffusieproces. Het enzym ATP-synthase verkrijgt aldus voldoende energie om ATP-moleculen te produceren, waarbij een fosfaatgroep wordt overgebracht naar de ADP.

De overdracht van elektronen door de ademhalingsketen vereist de tussenkomst van enzymen die dehydrogenases worden genoemd, die de functie hebben de waterstof uit de donormoleculen (FADH en NADH) te "scheuren", zodat H + -ionen en elektronen worden geproduceerd voor de ademhalingsketen ; bovendien vereist dit proces de aanwezigheid van enkele vitamines (in het bijzonder vitamine C, E, K en vitamine B2 of riboflavine).

Situatiepunt:

  • de afbraak van glucose door aerobics (Krebs-cyclus) leidt tot de vorming van 38 ATP

  • de afbraak van glucose door anaëroob (glycolyse) leidt tot de vorming van 2 ATP's