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

Đại cương sinh lý học về máu

Máu được tim bơm vào hệ thống mạch máu và đi khắp cơ thể. Trong công tác chăm sóc sức khoẻ, máu đặc biệt được quan tâm vì có nhiều xét nghiệm chẩn đoán được thực hiện trên máu.

Năng lượng yếm khí so với hiếu khí trong cơ thể

Năng lượng ATP có thể sử dụng cho các hoạt động chức năng khác nhau của tế bào như tổng hợp và phát triển, co cơ, bài tiết, dẫn truyền xung động thần kinh, hấp thu tích cực.

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.

Thể tích hô hấp trong một phút

Thể tích hô hấp mỗi phút trung bình 6lit/phút. Một người có thể sống với giai đoạn ngắn nhất là thể tích hô hấp mỗi phút thấp khoảng 1,5lit/phút và tốc độ hô hấp chỉ khoảng 2-4 nhịp/ phút.

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.

Ngoại tâm thu thất: rối loạn nhịp tim

Những người thường xuyên có ngoại tâm thu thất có nguy cơ cao hơn bị rung thất dẫn đến tử vong mà nguyên nhân là do một đợt ngoại tâm thu thất.

Điều hòa lưu lượng máu trong thời gian dài

Nếu mô hoạt động quá mức quá lâu, yêu cầu tăng số lượng oxy và các chất dinh dưỡng, các tiểu động mạch và các mao mạch thường tăng cả số lượng và kích thước trong một vài tuần để cân xứng với nhu cầu của mô.

Vai trò của insulin trong chuyển đổi carbohydrate và chuyển hóa lipid

Khi nồng độ glucose máu cao, insulin được kích thích bài tiết và carbohydrate được sử dụng thay thế chất béo. Glucose dư thừa trong máu được dự trữ dưới dạng glycogen và chất béo ở gan, glycogen ở cơ.

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.

Kiểm soát tích cực lưu lượng máu cục bộ

Cơ chế thay đổi chuyển hóa mô hoặc lượng oxy máu làm thay đổi dòng máu vẫn chưa được hiểu đầy đủ, nhưng 2 giả thuyết chính này đến nay đã được đưa ra: giả thuyết co mạch và giả thuyêt về nhu cầu oxy.

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.

Cơ bắp trong tập thể thao: sức mạnh, năng lượng và sức chịu đựng

Người đàn ông được cung cấp đầy đủ testosterone hoặc những người đã tăng cơ bắp của mình thông qua một chương trình tập luyện thể thao sẽ tăng sức mạnh cơ tương ứng.

Giải phẫu sinh lý của hệ phó giao cảm: hệ thần kinh tự chủ

Những tín hiệu ly tâm của hệ thần kinh tự chủ được truyền tới nhiều cơ quan khác nhau của cơ thể thông qua hai con đường chủ yếu là hệ giao cảm và hệ phó giao cảm.

Điều hòa vận động: vai trò của suốt cơ

Mỗi suốt cơ dài từ 3-10 mm. Chúng được tạo thành từ khoảng 3-12 các sợi cơ vẫn rất mảnh gọi là sợi nội suốt, nhọn ở 2 đầu và được gắn vào lưới polysaccarid ở quanh các sợi lớn hơn gọi là sợi ngoại suốt.

Hấp thu ở đại tràng và hình thành phân

Phần lớn hấp thu ở đại tràng xuất hiện ở nửa gần đại tràng, trong khi chức năng phần sau đại tràng chủ yếu là dự trữ phân cho đến một thời điểm thích hợp để bài tiết phân và do đó còn được gọi là đại tràng dự trữ.

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.

Chu kỳ gan ruột của muối mật trong tiêu hóa và hấp thu chất béo

Khoảng 94% muối mật ở ruột non sẽ được tái hấp thu vào trong máu, khoảng một nửa số này sẽ được khuếch tán qua niêm mạc ruột non và phần còn lại được tái hấp thu thông qua quá tŕnh vận chuyển tích cực ở niêm mạc ruột.

Các hệ thống kiểm soát Cortisol

Feedback của cortisol cho cả vùng dưới đồi và thùy trước tuyến yên cũng xảy ra để làm giảm nồng độ cortisol trong huyết tương ở những lần cơ thể không bị stress.

Phát hiện mầu sắc bằng tương phản mầu sắc

Cơ chế của phân tích phát hiện màu sắc phụ thuộc vào sự tương phản màu sắc, gọi là “đối thủ màu sắc”, kích thích các tế bào thần kinh đặc hiệu.

Insulin và ảnh hưởng lên chuyển hóa

Insulin được biết đến rằng có liên hệ với đường huyết, và đúng như vậy, insulin có ảnh hưởng lớn đến quá trình chuyển hóa carbohydrate.

Feedback âm của estrogen và progesterone làm giảm bài tiết FSH và LH

Ngoài ảnh hưởng của feedback âm tính của estrogen và progesterone, vài hormone khác cũng tham gia vào việc này, đặc biệt là inhibin- được tiết ra cùng với các hormone steroid giới tính bởi các tế bào hạt tại hoàng thể.

Tiêu cự của thấu kính: nguyên lý quang học nhãn khoa

Các tia sáng đi đến thấu kính hội tụ không phải là một chùm tia song song mà là phân kì bởi vì nguồn phát các tia sáng không đặt xa thấu kính đó.

Giải phẫu và chức năng của ốc tai

Ốc tai là một hệ thống các ống xoắn. Nó bao gồm 3 ống xoắn nằm cạnh nhau: (1) thang tiền đình, (2) thang giữa (ống ốc tai) và (3) thang nhĩ.

Các con đường thần kinh từ vỏ não vận động

Tất cả nhân nền, thân não và tiểu não đều nhận các tín hiệu vận động mạnh mẽ từ hệ thống vỏ-tủy mỗi khi một tín hiệu được truyền xuống tủy sống để gây ra một cử động.

Điện thế nhận cảm: sự chuyển đối kích thích cảm giác thành xung thần kinh

Khi điện thế nhận cảm tăng trên ngưỡng sẽ xuất hiện điện thế hoạt động trong sợi thần kinh gắn với receptor, từ đó, điện thế hoạt động sinh ra.