نفسر ما هو تحلل السكر ومراحلها ووظائفها وأهميتها في عملية التمثيل الغذائي. أيضا ، ما هو استحداث السكر.
ما هو تحلل الجلوكوز؟
تحلل السكر أو تحلل السكر هو مسار استقلابي يعمل كخطوة أولية لـ الهدم الكربوهيدرات في كائنات حية. يتكون بشكل أساسي في تمزق الجزيئات الجلوكوز من خلال أكسدة جزيء الجلوكوز ، وبالتالي الحصول على كميات من الطاقة الكيميائية صالحة للاستخدام من قبل الخلايا.
إن عملية تحلل السكر ليست عملية بسيطة ، ولكنها تتكون من سلسلة من عشرة تفاعلات كيميائية الإنزيمات المتتالية ، والتي تحول جزيء واحد من الجلوكوز (C6H12O6) إلى اثنين من البيروفات (C3H4O3) ، مفيدة لعمليات التمثيل الغذائي الأخرى التي تستمر في توفير طاقة للكائن الحي.
يمكن أن تحدث هذه السلسلة من العمليات في وجود أو عدم وجود الأكسجين ، وتحدث في العصارة الخلوية لـ الخلايا، كجزء أولي من التنفس الخلوي. في حالة النباتات ، فهي جزء من دورة كالفين.
معدل تفاعل تحلل السكر مرتفع للغاية لدرجة أنه كان من الصعب دائمًا دراسته. تم اكتشافه رسميًا في عام 1940 من قبل أوتو مييرهوف وبعد ذلك بسنوات من قبل لويس ليلوار ، على الرغم من كل هذا بفضل العمل السابق من أواخر القرن التاسع عشر.
عادة ما يتم تسمية هذا المسار الأيضي على اسم العائلة لأكبر المساهمين في اكتشافه: مسار Embden-Meyerhoff-Parnas. من ناحية أخرى ، تأتي كلمة "تحلل السكر" من اليونانية جليكوسو "سكر" و تحلل، "انفصال".
مراحل تحلل السكر
تتم دراسة تحلل السكر على مرحلتين مختلفتين ، وهما:
- المرحلة الأولى: إنفاق الطاقة. في هذه المرحلة الأولى ، يتحول جزيء الجلوكوز إلى جزئين غليسرالدهيد ، وهو جزيء منخفض الطاقة. لهذا ، يتم استهلاك وحدتين من الطاقة البيوكيميائية (ATP، أدينوسين ثلاثي الفوسفات). ومع ذلك ، في المرحلة التالية ، سيتم مضاعفة الطاقة التي تم الحصول عليها من هذا الاستثمار الأولي.
وبالتالي ، يتم الحصول على أحماض الفوسفوريك من ATP ، والتي تساهم في تكوين مجموعات الفوسفات في الجلوكوز ، مما يؤدي إلى تكوين سكر جديد وغير مستقر. سرعان ما ينقسم هذا السكر ، مما ينتج عنه جزيئين متشابهين ، فوسفات وثلاثة ذرات كربون.
على الرغم من وجود نفس الهيكل ، إلا أن إحداها مختلف ، لذلك يتم التعامل معها بشكل إضافي الانزيمات لجعله مطابقًا للآخر ، وبالتالي الحصول على مركبين متطابقين. كل هذا يحدث في سلسلة من ردود الفعل من خمس خطوات. - المرحلة الثانية: الحصول على الطاقة. يتم تحويل الغليسيرالدهيد في المرحلة الأولى إلى مركب كيميائي حيوي عالي الطاقة في المرحلة الثانية. للقيام بذلك ، تتزاوج مع مجموعات فوسفات جديدة ، بعد خسارة مجموعتين البروتونات ص الإلكترونات.
وبالتالي ، تخضع هذه السكريات الوسيطة لعملية تغيير تطلق تدريجياً فوسفاتها ، وبالتالي تحصل على أربعة جزيئات ATP (ضعف الكمية المستثمرة في الخطوة السابقة) وجزيئين من البيروفات ، والتي ستستمر في الدورة. . تتكون هذه المرحلة الثانية من ردود الفعل من خمس خطوات أخرى.
وظائف تحلل السكر
يحصل تحلل السكر على الطاقة اللازمة لآليات بسيطة ومعقدة.
الوظائف الرئيسية لتحلل السكر بسيطة: الحصول على الطاقة البيوكيميائية اللازمة للعمليات الخلوية المختلفة. بفضل ATP الذي تم الحصول عليه من انهيار الجلوكوز ، تحصل العديد من أشكال الحياة على الطاقة من أجل البقاء أو لإطلاق عمليات كيميائية أكثر تعقيدًا.
لهذا السبب ، عادةً ما يعمل تحلل الجلوكوز كمحفز أو مفجر كيميائي حيوي للآليات الرئيسية الأخرى ، مثل دورة كالفين أو دورة كريبس. كثيرا حقيقيات النواة كيف بدائيات النوى هم ممارسون لتحلل السكر.
أهمية تحلل السكر
تحلل السكر هو عملية مهمة للغاية في مجال الكيمياء الحيوية. من ناحية أخرى ، لها أهمية تطورية كبيرة ، لأنها رد الفعل الأساسي للحياة المعقدة بشكل متزايد ولدعم الحياة الخلوية. من ناحية أخرى ، تكشف دراستهم عن تفاصيل حول مسارات التمثيل الغذائي المختلفة الموجودة وحول جوانب أخرى من حياة خلايانا.
على سبيل المثال ، كشفت الدراسات الحديثة في جامعات إسبانيا ومستشفى سالامانكا الجامعي عن وجود روابط بين بقاء الخلايا العصبية في الدماغ وزيادة تحلل السكر في الدم. الخلايا العصبية يمكن العثور عليها مكبوتة. قد يكون هذا مفتاحًا لفهم أمراض مثل مرض باركنسون أو الزهايمر.
تحلل السكر وتكوين السكر
إذا كان تحلل الجلوكوز هو المسار الأيضي الذي يكسر جزيء الجلوكوز للحصول على الطاقة ، فإن استحداث السكر هو مسار أيضي يسير في الاتجاه المعاكس: بناء جزيء الجلوكوز من السلائف غير الكربوهيدراتية ، أي غير مرتبط على الإطلاق بالسكريات.
هذه العملية تكاد تكون حصرية للكبد (90٪) والكلى (10٪) ، وتستفيد من الموارد مثل الأحماض الأمينية ، اللاكتات ، البيروفات ، الجلسرين وأي حمض الكربوكسيل كمصدر للكربون. في حالة عدم وجود الجلوكوز ، مثل الصيام ، فإنها تسمح للجسم بأن يكون مستقرًا ويعمل لفترة معقولة ، بينما يستمر تخزين الجليكوجين في الكبد.