Transformarile biochimice ale monozaharidelor

Transformarile biochimice ale monozaharidelor

In organismele vii au loc numeroase transformari chimice, care se impart in reactii catabolice si anabolice. Procesele catabolice constau in transformarea substantelor cu molecula mai mare ca proteine, grasimi, hidrati de carbon in substante mai putin complicate; iar procesele inverse de sintetizare a compusilor cu structura mai complicata din substante mai simple sint denumite anabolice. Reactiile anabolice sint consumatoare de energie, pe cind in procesele catabolice se degaja energie. Aceasta este utilizata de organism pentru crestere, reproducere si miscare, precum si pentru sintetizarea substantelor cu structura complicata din intermediarii rezultati la reactiile de degradare. Totalitatea reactiilor care au loc in organism cu o anumita clasa de substante reprezinta metabolismul acestora.

Plantele verzi, cit si unele bacterii, consuma la reactiile anabolice energie solara, sintetizind din  CO₂, H₂O si unele saruri minerale, hidrati de carbon, proteine si grasimi.

Transformarile hidratilor de carbon in organism sint foarte importante, deoarece sintezele si degradarile proteinelor si grasimilor depind de metabolismul hidratilor de carbon. Cele mai importante procese care genereaza energie organismului sint fermentatia alcoolica si glicoliza. Ambele se desfasoara trecind prin aceleasi etape intermediare si sint anaerobe (au loc in absenta oxigenului). Transformarile aerobe ale  hidratilor de carbon (care se desfasoara in prezenta oxigenului) parcurg prin intermediul ciclului acidului citric (ciclului Krebs). Majoritatea microorganismelor insa pot trai atit in conditii aerobe cit si anaerobe. Degradarea anaeroba a hidratilor de carbon decurge printr-un mecanism asemanator, atit in tesuturile animale si in plantele superioare, cit si in procesul de fermentatie alcoolica determinat de complexul enzimatic din drojdia de bere (zimaza).

Fermentatia alcoolica consta in transformarea unei hexoze, capabila sa fermenteze, in CO₂ si alcool etilic. Reactia globala a acestui proces a fost propusa de Gay-Lussac:

C₆H₁₂O₆  2C₂H₅OH  2CO₂ DH< 0

Reactia are loc in prezenta unor anumite enzime din drojdia de bere si a unor coenzime, fara de care enzimele nu-si pot desfasura activitatea catalitica. Coenzimele participa la reactii ca activatori sau donori de atomi sau grupe de atomi si nu sint specifice pentru reactia unei anumite substante, asa cum sint enzimele. Enzimele si coenzimele se gasesc in cantitate mica in celulele vii si se regenereaza continuu. O coenzima cu un rol important in procesul de fermentatie alcoolica este acidul adenozintrifosforic (notat ATP). La fermentatia solutiei de glucoza, acidul adenozintrifosforic cedeaza un rest de acid fosforic  glucozei si trece in acid adenozindifosforic(ADP).

Glicoliza este degradarea anaeroba a hidratilor de carbon, care are loc in muschi si in alte tesuturi. Aceasta degradare decurge printr-un proces similar fermentatiei monozaharidelor, cu deosebirea ca incepe prin scindarea unei molecule de glucoza din polizaharida care se gaseste in organism, denumita glicogen. In prezenta anumitor enzime glucoza este transformata in 1,6-difosfat de D-fructofuranoza, care prin reactii similare celor din procesul de fermentatie alcoolica, trece in acid piruvic. Deoarece in muschi lipseste enzima carboxilaza, acidul piruvic ia hidrogenul din hidrocodehidraza (CoI H₂) si  trece in acid lactic:

Transformarea glicogenului in acid lactic are loc cu degajare de energie care este necesara  actionarii muschilor. Procesul este reversibil si, in ficat, de exemplu, este sintetizat glicogenul din acidul lactic adus de singe. Glucoza este transformata in acid lactic cind muschiul efectueaza un efort prelungit si nu mai poate fi alimentat suficient cu oxigen. In prezenta oxigenului, acidul piruvic este oxidat la CO₂ si H₂O degajindu-se o cantitate de energie mai mare decit la formarea acidului lactic.