Giải phóng năng lượng từ Glucose theo con đường Pentose Phosphate

2022-08-04 04:42 PM

Con đường Pentose Phosphate có thể cung cấp năng lượng một cách độc lập với tất cả các enzym của chu trình citric acid và do đó là con đường thay thế cho chuyển hóa năng lượng khi có bất thường của enzym xảy ra trong tế bào.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Ở hầu hết các cơ của cơ thể, về cơ bản các carbohydrat được sử dụng để cung cấp năng lượng đều thoái hóa thành pyruvic acid qua quá trình đường phân và sau đó là được oxy hóa. Mặc dù vậy, đường phân không phải là cách duy nhất để glucose có thể thoái hóa và sử dụng để cung cấp năng lượng. Cơ chế quan trọng thứ hai trong việc thoái triển và oxy hóa glucose được gọi là con đường pentose phosphate (hoặc con đường phosphogluconate), chịu trách nhiệm cho việc thoái hóa khoảng 30% glucose trong gan và còn nhiều hơn ở trong các tế bào mỡ.

Con đường này có tầm quan trọng đặc biệt vì nó có thể cung cấp năng lượng một cách độc lập với tất cả các enzym của chu trình citric acid và do đó là con đường thay thế cho chuyển hóa năng lượng khi có bất thường của enzym xảy ra trong tế bào. Nó có khả năng đặc biệt trong việc cung cấp năng lượng cho các quá trình tổng hợp diễn ra trong tế bào.

Sự giải phóng CO2 và Hydro trong con đường Pentose Phosphate

Những phản ứng hóa học cơ bản của con đường pentose phosphate. Nó cho thấy rằng glucose, trong nhiều giai đoạn chuyển hóa, có thể giải phóng một phân tử CO2 và bốn nguyên tử hydro, với kết quả là sự tạo thành một đường 5-carbon, D-ribulose. Chất này có thể thay đổi thành nhiều loại đường 5-, 4-, 7- và 3-carbon khác. Cuối cùng, sự kết hợp khác nhau của các loại đường này có thể tái tổng hợp lại glucose. Mặc dù vậy, chỉ có 5 phân tử glucose được tái tổng hợp lại từ sáu phân tử glucose ban đầu tham gia vào phản ứng. Như vậy con đường pentose phosphate là một chu trình tại đó mỗi phân tử glucose sẽ được chuyển hóa trong một chu kỳ. Do đó, bằng cách lặp lại chu trình hết lần này đến lần khác, tất cả glucose cuối cùng cũng trở thành CO2 và hydro, và hydro có thể tham gia vào quá trình phosphoryl- oxy hóa để tổng hợp ATP; mặc dù vậy thường thì nó được sử dụng để tổng hợp chất béo hoặc nhiều chất khác.

Con đường pentose phosphate để chuyển hóa glucose

Hình. Con đường pentose phosphate để chuyển hóa glucose.

Sử dụng hydro để tổng hợp chất béo; chức năng của Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate

Hydro được giải phóng trong chu trình pentose phosphate không được gắn với NAD+ như trong con đường đường phân nhưng được gắn với nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP+), cũng giống như NAD+ ngoại trừ việc có thêm một gốc phosphate, P. Sự khác biệt này có ý nghĩa cực kỳ quan trọng vì chỉ có hydro liên kết với NADP+ thành NADPH là có thể sử dụng để tổng hợp chất béo từ carbohydrates và tổng hợp một số chất khác.

Khi con đường đường phân sử dụng glucose bắt đầu bị chậm lại vì hạn chế hoạt động tế bào, con đường pentose phosphate vẫn hoạt động (chủ yếu ở trong gan) để thoái hóa lượng glucose dư thừa mà vẫn tiếp tục được vận chuyển vào bên trong tế bào, và NADPH trở nên dồi dào để giúp chuyển acetyl-CoA bắt nguồn glucose, trở thành các chuỗi acid béo dài. Đây là một cách khác trong đó năng lượng từ phân tử glucose được sử dụng vào mục đích khác không phải là tổng hợp ATP - trong trường hợp này là tổng hợp và dự trữ chất béo trong cơ thể.

Sự chuyển đổi glucose thành glycogen hoặc chất béo

Khi không cần thiết giải phóng năng lượng từ glucose, lượng glucose thừa tiếp tục vào trong tế bào để dự trữ dưới dạng glycogen hoặc chuyển thành chất béo. Glucose được dự trữ dưới dạng glycogen đến khả năng tối đa của tế bào - một số lượng đủ để cung cấp năng lượng cần thiết cho cơ thể từ 12 đến 24 giờ.

Khi các tế bào dự trữ glycogen (chủ yếu là tế bào gan và tế bào cơ) đã bão hòa glycogen, lượng glucose được bổ sung sẽ chuyển thành chất béo ở trong gan và tế bào mỡ đồng thời được dự trữ như chất béo ở trong tế bào mỡ.

Bài viết cùng chuyên mục

Chất dẫn truyền thần kinh: đặc điểm của nhóm phân tử lớn

Sự hình thành các chất dẫn truyền nhóm phân tử lớn này phức tạp hơn, nên số lượng của chúng nhỏ hơn so với nhóm phân tử nhỏ.

Block nhĩ thất không hoàn toàn điện thế thay đổi: chặn đường truyền tín hiệu điện tim

Những nguyên nhân gây giảm dẫn truyền như thiếu máu cơ tim, viêm cơ tim, độc digitalis cũng có thể gây ra block thất không hoàn toàn biểu thị nên điện thế thay đổi.

Vi tuần hoàn não: hệ thống mao mạch não

Thành của các tiểu động mạch nhỏ sát mao mạch trở lên rất dày ở những người có tăng huyết áp, và các tiểu động mạch đó duy trì tình trạng co thắt rõ rệt liên tục nhằm ngăn áp lực cao truyền đến mao mạch.

Hệ thống Renin Angiotensin: đáp ứng lại bằng tốc độ và cường độ co mạch

Renin là một enzyme protein phát hành bởi thận khi huyết áp động mạch giảm quá thấp. Đổi lại, nó làm tăng huyết áp động mạch theo nhiều cách, do đó giúp điều chỉnh lại sự giảm huyết áp.

Tái nhận xung vòng vào lại: nền tảng của rung thất rối loạn điện tim

Đường đi dài gặp trong giãn cơ tim, giảm tốc độ dẫn truyền gặp trong block hệ thống Purkinje, thiếu máu cơ tim, tăng kali máu, thời gian trơ ngắn thường diễn ra trong đáp ứng với vài thuốc như epinephrine hoặc sau kích thích điện.

Một số rối loạn sinh lý thân nhiệt

Sốt là trạng thái tăng thân nhiệt xảy ra do điểm chuẩn bị nâng lên cao hơn bình thường. Khi đó, các đáp ứng tăng thân nhiệt xuất hiện và đưa thân nhiệt tăng lên bằng điểm chuẩn mới gây nên sốt.

Tầm quan trọng của trung tâm thưởng phạt của hệ limbic đối với hành vi

Trải nghiệm của con vật qua trải nghiệm cảm giác gây ra trạng thái thưởng hay phạt sẽ được ghi nhớ lại. Điện não đồ cho thấy yếu tố trải nghiệm cảm giác luôn luôn kích thích nhiều vùng trên vỏ não.

Phân ly oxy - hemoglobin: các yếu tố thay đổi và tầm quan trọng tới sự vận chuyển ô xy

pH giảm hơn giá trị bình thường từ 7,4 xuống tới 7,2; đồ thị phân ly Oxy- hemoglobin chuyển sang phải trung bình khoảng 15 %. Ngược lại, sự gia tăng pH từ bình thường 7,4 lên tới7,6 đường cong cũng chuyển sang trái một lượng tương tự.

Khả năng duy trì trương lực của mạch máu

Khả năng thay đổi trương lực của tĩnh mạch hệ thống thì gấp khoảng 24 lần so với động mạch tương ứng bởi vì do khả năng co giãn gấp 8 lần và thể tích gấp khoảng 3 lần.

Ức chế thần kinh: thay đổi điện thế

Ngoài sự ức chế được tạo ra bởi synap ức chế ở màng tế bào thần kinh (được gọi là ức chế sau synap), có một loại ức chế thường xảy ra ở các cúc tận cùng trước synap trước khi tín hiệu thần kinh đến được các khớp thần kinh.

Vai trò của vùng dưới đồi điều hòa nhiệt độ cơ thể

Nhiệt độ của cơ thể được điều chỉnh hầu như hoàn toàn bởi cơ chế điều khiển thần kinh, và hầu hết mọi cơ chế này tác dụng thông qua trung tâm điều hòa nhiệt nằm ở vùng dưới đồi.

Tế bào cơ thể người chết theo chương trình: Apoptosis

Ngay cả ở người trưởng thành, tỷ tế bào chết mỗi giờ trong các mô như ruột và tủy xương và được thay thế bằng tế bào mới. Lập trình chết tế bào, tuy nhiên, thường là sự cân bằng sự hình thành các tế bào mới ở người trưởng thành khỏe mạnh.

Các yếu tố ảnh hưởng đến mức năng lượng trong cơ thể

Lượng năng lượng cần để thực hiện hoạt động thể chất chiếm 25% tổng năng lượng tiêu thụ của cơ thể, thay đổi nhiều theo từng người, tuỳ thuộc vào loại và lượng hoạt động được thực hiện.

Phản xạ duỗi chéo: phối hợp vận động của các chi

Các tín hiệu thần kinh cảm giác vào tủy sống thì bắt chéo sang bên đối diện để kích thích duỗi cơ. Vì phản xạ duỗi chéo chỉ bắt đầu từ 200 - 500 ms sau khi kích thích đau xảy ra.

Trao đổi chất của cơ tim

ATP này lần lượt đóng vai trò như các băng tải năng lượng cho sự co cơ tim và các chức năng khác của tế bào. Trong thiếu máu mạch vành nặng, ATP làm giảm ADP, AMP và adenosine đầu tiên.

Kiểm soát giải phóng năng lượng trong tế bào

Cơ chế xúc tác phản ứng hoá học của enzyme, trước hết là nhờ sự kết hợp lỏng lẻo với một trong các chất phản ứng, thay thế cầu nối bền chặt trong phân tử chất để có thể phản ứng được với các chất khác.

Điều hòa vận động: ứng dụng lâm sàng của phản xạ căng cơ

Trong thăm khám lâm sàng, chúng ta thường kiểm tra các phản xạ căng cơ nhằm mục đích xác định mức độ chi phối của não đến tủy sống. Các thăm khám này có thể thực hiện như sau.

Cuồng động nhĩ: rối loạn nhịp tim

Cuồng nhĩ gây ra nhịp dẫn truyền nhanh nhĩ thường là 200-350 nhịp/ phút. Tuy nhiên, bởi vì một phía của nhĩ co trong khi phía kia đang giãn, lượng máu nhĩ bơm rất ít.

Các vùng các lớp và chức năng của vỏ não: cảm giác thân thể

Vùng cảm giác thân thể I nhạy cảm hơn và quan trọng hơn nhiều so với vùng cảm giác bản thể II đến mức trong thực tế, khái niệm “vỏ não cảm giác thân thể” hầu như luôn luôn có ý chỉ vùng I.

Hệ số lọc của mao mạch

Để ngăn chặn sự tích lũy của dịch dư thừa trong khoảng kẽ sẽ yêu cầu tốc độ dòng chảy chất lỏng vào hệ thống bạch huyết tăng 68 lần, một lượng mà là 2-5 lần cũng là quá nhiều cho các mạch bạch huyết mang đi.

Giai đoạn trơ sau điện thế màng hoạt động: không có thiết lập kích thích

Nồng độ ion canxi dịch ngoại bào cao làm giảm tính thấm của màng các ion natri và đồng thời làm giảm tính kích thích. Do đó, các ion canxi được cho là một yếu tố “ổn định”.

Phản xạ gấp và phản xạ rút lui khỏi vật kích thích

Các thông tin khởi phát phản xạ rút lui không được truyền trực tiếp vào neuron sừng trước tủy sống mà thay vào đó trước tiên được truyền vào các neuron liên hợp, rồi mới vào neuron vận động.

Ngoại tâm thu nhĩ: rối loạn nhịp tim

Khi tim co sớm hơn bình thường, tâm thất chưa nhận đầy máu như bình thường và nhát bóp đó bơm ít máu hơn. Do đó sóng đập của nhát bóp đó lên thành mach sẽ yếu hơn thậm chí là yếu đến mức không thể bắt được gọi làm mạnh chìm.

Xung lực của động mạch

Áp lực bơm máu ở góc động mạch chủ đưuọc biểu diễn trên hình. Với một người lớn trẻ khỏe, huyết áp ở đầu mỗi nhịp đập sẽ gọi là huyết áp tâm thu, vào khoảng 120mmHg.

Sinh lý tiêu hóa ở ruột non

Khi bị tắc ruột, để đẩy nhũ trấp đi qua được chỗ tắc, nhu động tăng lên rất mạnh gây ra triệu chứng đau bụng từng cơn, và xuất hiện dấu hiệu rắn bò