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

Chức năng của não và giao tiếp - ngôn ngữ vào và ngôn ngữ ra

Dưới sự hỗ trợ của bản đồ giải phẫu đường đi thần kinh, chức năng của vỏ não trong giao tiếp. Từ đây chúng ta sé thấy nguyên tắc của phân tích cảm giác và điều khiển vận động được thực hiện như thế nào.

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.

Ba nguồn năng lượng cho sự co cơ

Nguồn thứ nhất của năng lượng mà được sử dụng để tái lập ATP là chất phosphocreatine, cái mà mang một liên kết phosphate cao năng tương tự như liên kết của ATP.

Sự khuếch tán của khí qua màng hô hấp: sự trao đổi khí CO2 và O2

Tổng lượng máu có trong mao mạch phổi dạo động từ 60ml tới 140ml, ta thấy với một lượng nhỏ thể tích máu mao mạch mà tại mao mạch lại có tổng diện tích lớn nên thế sẽ rất dễ dàng cho sự trao đổi khí CO2 và O2.

Điều khiển bài tiết hormone qua cơ chế feedback

Mặc dù nồng độ các hormone trong huyết tương luôn dao động theo từng mức độ kích thích khác nhau trong ngày, nhưng sự xuất hiện của tất cả hormone phải được kiểm soát chặt chẽ.

Sự tăng trưởng và phát triển của trẻ em

Phát triển hành vì chủ yếu liên quan đến sự hoàn thiện của hệ thần kinh. Nó khó để phân biệt giữa hoàn thiện cấu trúc giải phẫu của hệ thống thần kinh hay do giáo dục.

Thể dịch điều hòa huyết áp: tầm quan trọng của muối (NaCl)

Việc kiểm soát lâu dài huyết áp động mạch được gắn bó chặt chẽ với trạng thái cân bằng thể tích dịch cơ thể, được xác định bởi sự cân bằng giữa lượng chất dịch vào và ra.

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.

Điều hòa bài tiết cortisol ở vỏ thượng thận do tuyến yên

ACTH kích thích kiểm soát bài tiết của vỏ thượng thận là kích hoạt các protein enzyme kinase A, làm chuyển hóa ban đầu của cholesterol thành Pregnenolone.

Quan hệ giữa vỏ não với đồi thị và trung tâm dưới vỏ về giải phẫu và chức năng

Các vùng của vỏ não liên hệ với các khu vực cụ thể của đồi thị. Những liên hệ này hoạt động theo hai chiều, gồm cả hướng từ đồi thị tới vỏ não và cả từ vỏ não trở lại, về cơ bản, cùng một khu vực đồi thị.

Cấu trúc của màng bào tương

Màng bào tương của các tế bào động vật điển hình có tỉ lệ về mặt khối lượng giữa protein và lipid  xấp xỉ 1: 1 và tỉ lệ về mặt số lượng phân tử giữa chúng là 1 protein: 50 lipid.

Các hormone hoạt động chủ yếu trên bộ máy gen của tế bào

Các hormone hoạt động chủ yếu trên bộ máy gen của tế bào, các hormone steroid làm tăng tổng hợp protein, các hormone tuyến giáp làm tăng quá trình phiên mã gen trong nhân tế bào.

Vòng phản xạ thần kinh: sự ổn định và mất ổn định

Hầu như tất cả các phần của não kết nối trực tiếp hoặc gián tiếp với tất cả các phần khác, nó tạo ra một thách thức nghiêm trọng. Nếu phần đầu tiên kích thích phần thứ hai, phần thứ hai kích thích phần thứ ba, phần thứ ba đến phần thứ tư và cứ như vậy.

Cử động định hình của mắt: cử động làm cho mắt tập trung

Vận động chú ý tự ý được điều hòa bởi một vùng vỏ não ở hai bên vùng tiền vận động của thùy trán. Mất chức năng hai bên hoặc tổn thương vùng này gây khó khăn cho việc mở khóa mắt.

Cấu trúc hóa học và sự chuyển hóa của các hormone

Cấu trúc hóa học và sự chuyển hóa của các hormone protein và polypeptide, các steroid, dẫn xuất của amino acid tyrosin.

Điện thế hoạt động của tế bào thần kinh

Để tạo ra những tín hiệu thần kinh, điện thế hoạt động di chuyển dọc theo tế bào sợi thần kinh cho tới điểm kếtthúc của nó.

Kênh cổng điện thế natri và kali

Khi các kênh kali mở, chúng vẫn mở cho toàn bộ thời gian điện thế màng hoạt động và không đóng lại cho đến khi điện thế màng được giảm trở lại một giá trị âm.

Khả năng hoạt động của cơ thể: giảm khả năng hoạt động ở vùng cao và hiệu quả của thích nghi

Người bản xứ làm việc ở những nơi cao có thể đạt hiệu suất tương đương với những người làm việc ở đồng bằng. Người đồng bằng có khả năng thích nghi tốt đến mấy cũng không thể đạt được hiệu suất công việc cao như vậy.

Các bất thường của áp lực đẩy máu động mạch

Ở người hẹp van động mạch chủ, đường kính của van động mạch chủ khi mở bị hạn chế rõ ràng và áp lực mạch chủ đập cũng giảm rõ bởi vì dòng máu đi ra bị giảm khi qua van bị hẹp đó.

Chuyển hóa của thai nhi

Thai có khả năng dự trữ chất béo và protein, hầu hết chất béo được tổng hợp từ đường. Những vẫn đề đặc biệt chuyển hóa của thai liên quan đến calci, phosphate, sắt và một số vitamin.

Các cơ chế giữ ổn định mắt của tiền đình và yếu tố khác

Mỗi thời điểm đầu bị quay đột ngột, những tín hiệu từ các ống bán khuyên khiến cho mắt quay theo một hướng cân bằng và đối diện với sự quay của đầu. Chuyển động đó có nguồn gốc từ các phản xạ từ nhân tiền đình và bó dọc giữa.

Xác định hướng đến của âm thanh: cơ chế thính giác trung ương

Sự định hướng không gian của các tín hiệu sau đó sẽ được truyền tới vỏ não thính giác, nơi mà hướng của âm thanh được xác định bởi vị trí các tế bào thần kinh bị kích thích tối đa.

Sự phát triển của nang trứng giai đoạn nang của chu kỳ buồng trứng

Giai đoạn đầu tiên của sự phát triển nang trứng là sự phát triển ở mức trung bình của nang, đường kính tăng gấp đôi hoặc gấp ba. Sau đó theo sự lớn lên thêm vào của lớp tế bào hạt ở một số nang; những nang này được gọi là nang trứng nguyên phát.

Điểm nhiệt chuẩn trong điều nhiệt cơ thể

Điểm nhiệt chuẩn tới hạn của vùng dưới đồi, mà ở đó ở dưới mức run cơ và trên mức bắt đầu đổ mồ hôi, được xác định chủ yếu bởi hoạt động của receptor càm nhận nhiệt trong vùng trước thị-trước dưới đồi.

Cơ chế bài tiết insulin

Bên trong tế bào, glucose được phosphoryl hóa thành glucose-6-phosphate bởi glucokinase. Sự phosphoryl hóa này có một ngưỡng cho chuyển hóa glucose ở tế bào beta, được cho là cơ chế chính của sự nhạy cảm với glucose gây tiết insulin.