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

Tĩnh mạch: kho chứa máu chuyên biệt

Một phần nhất định của hệ tuần hoàn rất lớn và phức tạp đến nỗi chúng được gọi là các bể chứa máu chuyên biệt, các bể chứa này bao gồm lách, gan, tĩnh mạch chủ bụng, các mạng lưới đám rối tĩnh mạch.

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.

Hệ thống đệm hemoglobin cho PO2 ở mô

O2 có thể thay đổi đáng kể, từ 60 đến hơn 500 mm Hg, nhưng PO2 trong các mô ngoại vi không thay đổi nhiều hơn vài mmHg so với bình thường, điều này đã chứng minh rõ vai trò "đệm oxy" ở mô của hệ thống hemoglobin trong máu.

Hoạt động nhu động đẩy đi của đường tiêu hóa

Nhu động là một đặc tính cố hữu của nhiều ống cơ trơn hợp bào; kích thích tại bất cứ điểm nào tại ruột có thể tạo một vòng co cơ ở lớp cơ vòng sau đó di chuyển dọc theo ống ruột.

Cơ sở giải phẫu của hấp thu ở ruột

Bề mặt hấp thu của niêm mạc ruột non, thể hiện nhiều nếp gấp được gọi là nếp vòng, chúng tăng diện tích hấp thu của niêm mạc khoảng 3 lần, chúng thường nhô lên 8mm vào lòng ruột.

Kích thích thần kinh: thay đổi điện thế qua màng

Một điện thế qua màng tế bào có thể chống lại sự chuyển động của các ion qua màng nếu điện thế đó thích hợp và đủ lớn. Sự khác nhau về nồng độ trên màng tế bào thần kinh của ba ion quan trọng nhất đối với chức năng thần kinh: ion natri, ion kali, và ion clorua.

Bôi trơn bảo vệ và tầm quan trọng của chất nhày trong đường tiêu hóa

Chất nhày có khả năng khiến cho sự trượt của thức ăn trong đường tiêu hóa rất dễ dàng và ngăn cản sự trầy xước cơ học hoặc sự phân hủy hóa học cho lớp biểu mô.

Sự bài tiết cholesterol của gan và sự hình thành sỏi mật

Muối mật được hình thành trong các tế bào gan từ cholesterol trong huyết tương. Trong quá trình bài tiết muối mật, mỗi ngày khoảng 1 - 2 gam cholesterol được loại bỏ khỏi huyết tương và bài tiết vào trong mật.

Điện thế màng được tạo ra bởi nồng độ các ion

Dưới điều kiện thích hợp sự chênh lệch nồng độ các ion qua màng bán thấm chọn lọc, tạo nên điện thế màng.

Khoảng kẽ và dịch kẽ: dịch và không gian giữa các tế bào

Khoảng một phần sáu tổng thể tích của cơ thể là không gian giữa các tế bào, chúng được gọi là khoảng kẽ. Các chất lỏng trong các không gian này được gọi là dịch kẽ.

Sinh lý điều trị đái tháo đường

Insulin có một số dạng. Insulin "Thường xuyên" có thời gian tác dụng kéo dài 3-8 giờ, trong khi các hình thức khác của insulin được hấp thụ chậm từ chỗ tiêm và do đó có tác dụng kéo dài đến 10 đến 48 giờ.

Sự tiết Progesterone của nhau thai

Progesterone góp phần vào sự phát triển của thai, làm tăng bài tiết của ống dẫn trứng và tử cung người mẹ ddeer cung cấp  chất dinh dưỡng thích hợp cho sự phát triển của phôi dâu và túi phôi.

Thích nghi của trẻ sơ sinh với cuộc sống ngoài tử cung

Sau khi đứa bé ra khỏi người mẹ không được gây mê, đứa bé thường bắt đầu thở trong vài giây và nhịp thở bình thường đạt được trong vòng 1 phút sau khi sinh.

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.

Cặp kích thích co cơ tim: chức năng của ion canxi và các ống ngang

Sức co bóp của cơ tim phụ thuộc rất lớn vào nống độ ion canxi trong dịch ngoại bào, một quả tim đặt trong một dung dịch không có canxi sẽ nhanh chóng ngừng đập.

Sự đào thải các sản phẩm chuyển hóa của cơ thể

Nhiều cơ quan được liên kết gián tiếp loại bỏ chất thải trao đổi chất, hệ thống bài tiết chỉ các cơ quan được sử dụng để loại bỏ và bài tiết các thành phần phân hủy.

Điều hòa lưu lượng máu bằng những thay đổi trong mạch máu mô

Sự tái tạo vật chất của mạch xảy ra để đáp ứng với nhu cầu của mô. Sự tái cấu trúc này xảy ra nhanh trong vòng vài ngày ở những động vật non. Nó cũng xảy ra nhanh ở những mô mới lớn như mô sẹo, mô ung thư.

Bài tiết ion bicacbonat của tuyến tụy

Khi tuyến tụy bị kích thích để bài tiết ra một lượng dịch tụy dồi dào, nồng độ bicacbonat có thể lên cao tới khoảng 145 mEq/L, gấp khoảng 5 lần nồng độ ionbicacbonat trong huyết tương.

Nghiên cứu chức năng hô hấp: ký hiệu và biểu tượng thường sử dụng trong thăm dò

Sử dụng các ký hiệu này, chúng tôi trình bày ở đây một số bài tập đại số đơn giản cho thấy một số mối quan hệ qua lại giữa các thể tích và dung tích phổi, nên suy nghĩ thấu đáo và xác minh những mối tương quan này.

Kiểm soát hệ thần kinh tự chủ của hành cầu và não giữa

Liên quan mật thiết với các trung tâm điều hòa hệ tim mạch ở thân não là các trung tâm điều hòa hệ hô hấp ở hành não và cầu não. Mặc dù sự điều hòa hệ hô hấp không được xem là tự chủ, nó vẫn được coi là một trong các chức năng tự chủ.

Dẫn truyền các tín hiệu vận động từ vỏ não tới các cơ

Sau khi rời vỏ não, bó này đi qua trụ sau của bao trong (giữa nhân đuôi và nhân bèo sẫm của nhân nền) và sau đó đi xuống thân não, tạo nên bó tháp ở hành não.

Sự vận chuyển CO2 trong máu và mô kẽ

Khi các tế bào sử dụng O2, hầu hết sẽ tạo ra PO2, và sự biến đổi này làm tăng PCO2 nội bào; vì PCO2 nội bào tăng cao nên CO2 khuếch tán từ tế bào vào các mao mạch và sau đó được vận chuyển trong máu đến phổi.

Cơ chế phân tử của sự co cơ

Ở trạng thái co, các sợi actin này đã được kéo vào bên trong các sợi myosin, do đó hai đầu của chúng chồng lên nhau đến mức độ tối đa.

Ảnh hưởng của insulin lên chuyển hóa carbohydrat

Tác dụng của insulin trong việc tăng cường nồng độ glucose bên trong tế bào cơ, trong trường hợp không có insulin, nồng độ glucose nội bào vẫn gần bằng không, mặc dù nồng độ glucose ngoại bào cao.

Ảnh hưởng của gradients áp lực thủy tĩnh trong phổi lên khu vực lưu thông máu phổi

Động mạch phổi và nhánh động mạch của nó vận chuyển máu đến các mao mạch phế nang cho khí trao đổi, và tĩnh mạch phổi rồi máu trở về tâm nhĩ trái để được bơm bởi tâm thất trái thông qua tuần hoàn toàn thân.