A glikolízis a folyamatok összessége, amelyet a test automatikusan végrehajt. Mint ismeretes, az embernek sok energiára van szüksége ahhoz, hogy minden napi tevékenységét elvégezhesse, ehhez jó zöldségeken, fehérjéken, gyümölcsökön alapuló étrendet kell fenntartania, és mindenekelőtt be kell építenie az egyik legfontosabb energiaforrást. például glükóz. A glükóz táplálék útján és különböző kémiai formákban jut be a szervezetbe, amelyek később másokká alakulnak át, ez különböző anyagcsere folyamatokból következik be.
Mi a glikolízis
Tartalomjegyzék
A glikolízis azt a módot képviseli, ahogyan a test elindítja a glükózmolekulák lebontását, hogy olyan anyagot nyerjen, amely energiát szolgáltathat a test számára. Ez a metabolikus út felelős a glükóz oxidálásáért, hogy energiát nyerjen a sejt számára. Ez az energia megragadásának legközvetlenebb módja, ráadásul ez az egyik út, amelyet általában a szénhidrát- anyagcserén belül választanak.
Funkciói között szerepel a NADH és az ATP nagy energiájú molekulák előállítása, amelyek a fermentációs és aerob légzési folyamatokban a sejtenergia eredetének okozói.
Egy másik funkció, amelyet a glikolízis végez, a piruvát (a sejtanyagcserében lévő alapmolekula) létrehozása, amely az aerob légzés elemeként átjut a sejtlégzés ciklusába. Ezenkívül 3 és 6 szén-dioxidot generál, amelyeket általában különféle sejtes folyamatokban használnak.
A glikolízis 2 szakaszból áll, mindegyik 5 reakcióból áll. Az 1. szakasz az első öt reakciót tartalmazza, majd az eredeti glükózmolekulát két 3-foszfogliceraldehidmolekulává alakítják.
Ezt a szakaszt általában preparatív szakasznak nevezik, vagyis itt van, amikor a glükózt két, 3 szénatomos molekulára osztják; ehhez két foszforsavat (két gliceraldehid-3-foszfát-molekula) építünk be. Az is lehetséges, hogy a glikolízis növényekben fordul elő, általában ezt az információt a glikolízis pdf-ben szokták megmagyarázni.
A glikolízis felfedezése
1860-ban elvégezték az első glikolízis enzimmel kapcsolatos tanulmányokat, amelyeket Louis Pasteur készített, és felfedezte, hogy az erjedés a különféle mikroorganizmusok közreműködésével történik, évekkel később, 1897-ben Eduard Buchner felfedezett egy kivonatot sejt, amely erjedést okozhat.
1905-ben újabb hozzájárulás született az elmélethez, mivel Arthur Harden és William Young megállapították, hogy az erjedéshez molekuláris tömegű frakciók szükségesek, azonban ezeknek a tömegeknek magasnak és hőérzékenynek kell lenniük, vagyis enzimeknek kell lenniük..
Azt is állították, hogy alacsony molekulatömegű és hőállóságú citoplazmatikus frakcióra, vagyis ATP, ADP és NAD + típusú koenzimekre van szükség. További részletek voltak, amelyeket 1940-ben megerősítettek Otto Meyerhof és Luis Leloir közreműködésével, akik néhány évvel később csatlakoztak hozzá. Némi nehézségük volt a fermentációs út meghatározásában, beleértve a rövid élettartamot és a glikolitikus reakciókban az intermedierek alacsony koncentrációját, amelyek mindig gyorsak voltak.
Továbbá kimutatták, hogy a glikolízis enzim az eukarióta és a prokarióta sejtek citoszoljában fordul elő, de a növényi sejtekben a glikolitikus reakciókat a calvin-ciklusban találták, amely kloroplasztokban fordul elő. A filogenetikailag ősi organizmusok szerepelnek ennek az útnak a megőrzésében, számukra az az egyik legrégebbi anyagcsere út. Miután ez az összefoglaló glikolízis befejeződött, széles körben beszélhet annak ciklusairól vagy fázisairól.
Glikolízis ciklus
Amint azt korábban említettük, a glikolízisben vannak olyan fázisok vagy ciklusok, amelyek kiemelkedően fontosak, ezek az energiafogyasztási fázis és az energiahasznosítási fázis, amely glikolízis-sémaként vagy egyszerűen az összes glikolízis reakció felsorolásával. Ezeket viszont 4 részre vagy alapvető elemre bontják, amelyeket az alábbiakban részletesen elmagyarázunk.
Energia kiadási szakasz
Ez egy fázis, amely felelős azért, hogy a glükózmolekula két glicerinaldehidmolekulává alakuljon át, ennek megvalósításához azonban 5 lépés szükséges, ezek a hexokináz, a glükóz-6-P izomeráz, a foszfofruktokináz, az aldoláz és a trióz. foszfát-izomeráz, amelyet az alábbiakban részletezünk:
- Hexokináz: a glükóz energia növelése érdekében a glikolízisnek reakciót kell generálnia, ez a glükóz foszforilezése. Ehhez az aktiváláshoz a hexokináz enzim által katalizált reakcióra van szükség, vagyis egy foszfátcsoportnak az ATP-ből történő átvitelére, amely egy foszfátcsoportból hozzáadható egy sor molekulához, amely hasonló a glükózhoz, beleértve a mannózt és a fruktózt is. Amint ez a reakció bekövetkezik, más folyamatokban is felhasználható, de csak szükség esetén.
- Glükóz-6-P izomeráz: ez egy nagyon fontos lépés, mert itt határozzák meg azt a molekuláris geometriát, amely hatással lesz a glikolízis kritikus fázisaira, az első az, amelyik hozzáadja a foszfátcsoportot a reakciótermékhez, a második az, amikor létrejön a két glicerinaldehid molekula, amely végső soron a piruvát előfutára lesz. A glükóz-6-foszfát ebben a reakcióban izomerizálódik fruktóz-6-foszfáttá, és ezt a glükóz-6-foszfát-izomeráz enzimen keresztül teszi.
- Foszfofruktokináz: ebben a glikolízis folyamatban a fruktóz-6-foszfát foszforilezését az 1-es szénatomon hajtják végre, emellett az ATP kiadásait a foszfofruktokináz 1 enzim, ismertebb nevén PFK1 útján hajtják végre.
A fentiek miatt a foszfátnak alacsony a hidrolízis energiája és irreverzibilis folyamata van, végül egy fruktóz-1,6-biszfoszfát nevű terméket kapunk. A visszafordíthatatlan minőség elengedhetetlen, mert glikolízis-ellenőrzési ponttá alakítja át, ezért kerül ide és nem az első reakcióba, mert a glükózon kívül vannak más szubsztrátok is, amelyek képesek belépni a glikolízisbe.
- Aldoláz: ez az enzim képes a fruktóz-1,6-biszfoszfátot két 3-szén molekulára bontani, amelyeket triózoknak neveznek, ezeket a molekulákat dihidroxi-aceton-foszfátnak és glicerinaldehid-3-foszfátnak nevezik. Ez a törés egy aldol kondenzációnak köszönhető, amely egyébként visszafordítható.
Ennek a reakciónak a fő jellemzője a szabad energiája 20 és 25 Kj / mol között van, és ez nem normális körülmények között, még kevésbé spontán módon következik be, de amikor sejten belüli körülményekről van szó, a szabad energia kicsi, mert van egy alacsony szubsztrátkoncentráció, és éppen ez teszi a reakciót reverzibilisé.
- Trióz-foszfát-izomeráz: ebben a glikolízis folyamatban van egy standard és pozitív szabad energia, ez olyan folyamatot generál, amely nem előnyben részesül, de negatív szabad energiát generál, ezáltal a G3P a kedvező irányba alakul ki. Ezenkívül figyelembe kell venni, hogy a glikolízis hátralévő lépéseit csak a glicerinaldehid-3-foszfát tudja követni, így a dihidroxi-aceton-foszfát-reakció által létrehozott másik molekula gliceraldehid-3-foszfáttá alakul.
A glükóz foszforilálásának két előnye van, az első azon alapul, hogy a glükóz reaktív anyagcsere-ágenssé válik, a második az, hogy elértük, hogy a glükóz-6-foszfát nem képes átjutni a sejtmembránon, nagyon különbözik a glükóztól Mivel a foszfátcsoport negatív töltéssel rendelkezik a molekulához, így megnehezíti az átkelést. Mindez megakadályozza, hogy a sejt energiaszubsztrátja elvész.
Ezenkívül a fruktóz olyan alloszterikus központokkal rendelkezik, amelyek érzékenyek a köztitermékek, például zsírsavak és citrát koncentrációira. Ebben a reakcióban a foszfofruktokináz 2 enzim szabadul fel, amely felelős a 2 szénatomon történő foszforilezéséért és annak szabályozásáért.
Ebben a lépésben csak az ATP-t fogyasztják az első és a harmadik lépésben, ráadásul a negyedik lépésben emlékeztetni kell arra, hogy glicerinaldehid-3-foszfát molekula keletkezik, de ebben a reakcióban egy második molekula jön létre. Ezzel meg kell érteni, hogy innentől kezdve az összes következő reakció kétszer fordul elő, ez annak köszönhető, hogy 2 glicerinaldehid molekula keletkezik ugyanabban a fázisban.
Energia-haszon szakasz
Míg az első fázisban ATP energiát fogyasztanak, ebben a fázisban a glicerinaldehid több energiájú molekulává válik, így végül egy végső előny származik: 4 ATP molekula. A glikolízis reakcióinak mindegyikét ebben a részben ismertetjük:
- Gliceraldehid-3-foszfát-dehidrogenáz: ebben a reakcióban a glicerin - aldehid- 3-foszfátot NAD + alkalmazásával oxidálják, csak ezután adhatunk egy foszfát-iont a molekulához, amelyet a gliceraldehid-3-foszfát-dehidrogenáz enzim hajt végre 5 lépésben, ilyen módon, növeli a vegyület teljes energiáját.
- Foszfoglicerát-kináz: ebben a reakcióban a foszfoglicerát-kináz enzimnek sikerül az 1,3-biszfoszfo-glicerát foszfátcsoportját egy ADP-molekulába átvinni, ez létrehozza az első ATP-molekulát az energia-előnyök útjában. Mivel a glükóz két glicerinaldehidmolekulává alakul át, ebben a fázisban 2 ATP nyerhető ki.
- Foszfoglicerát-mutáz: ami ebben a reakcióban történik, az a foszfát C3 helyzetének változása C2-re, mindkettő nagyon hasonló és reverzibilis energia, a szabad energia változása nullához közeli. Itt az előző reakcióban kapott 3 foszfoglicerát átalakul 2 foszfogliceráttá, azonban a reakciót katalizáló enzim a foszfoglicerát-mutáz.
- Enoláz: ez az enzim adja a kialakulását egy kettős kötés a 2 foszfoglicerát, ez okozza a vízmolekula, hogy már képződött hidrogén a C2 és OH C3 meg kell szüntetni, így eredményezve foszfoenol.
- Piruvát-kináz: itt a foszfoenol-piruvát defoszforilezése megy végbe, ekkor nyerik a piruvát és az ATP enzimet, amely irreverzibilis reakciót eredményez a piruvát-kináz (egy enzim, amely egyébként káliumtól és magnézium.
A glikolízis termékei
Mivel a közbenső termékek metabolikus iránya a reakciókban a sejtek szükségleteitől függ, mindegyik közbenső termék a reakció termékének tekinthető, így minden termék (a korábban ismertetett reakciók szerint) a következő:
- Glükóz-6-foszfát
- Fruktóz-6-foszfát
- Fruktóz 1,6-biszfoszfát
- Dihidroxi-aceton-foszfát
- Gliceraldehid-3-foszfát
- 1,3-biszfoszfo-glicerát
- 3 foszfoglicerát
- 2 foszfoglicerát
- Foszfoenol-piruvát
- Piruvát
Glükoneogenezis
Ez egy anabolikus út, ahol a glikogénszintézis egyszerű prekurzoron keresztül megy végbe, ez a glükóz-6-foszfát. A glikogenezis a májban és az izomban fordul elő, de utóbbinál kisebb mértékben. Az inzulin révén aktiválódik, reagálva a magas glükózszintre, amely szénhidrátot tartalmazó ételek elfogyasztása után következhet be.
A glükoneogenezist az ismételt glükózegységek beépítésével hozzák létre, amelyek UDP-glükóz formájában jönnek létre egy korábban létező hasító glikogénhez, amely két autoglicosilan által alkotott glikogeninfehérjékre épül. és hogy ezen kívül láncukat összekapcsolhatják egy glükóz-oktamerrel.
