Glikoliza to cały zestaw procesów, które organizm wykonuje automatycznie. Jak wiadomo, człowiek potrzebuje dużo energii, aby móc wykonywać wszystkie swoje codzienne czynności, w tym celu musi przestrzegać dobrej diety opartej na warzywach, białkach, owocach a przede wszystkim posiadać inkorporację jednego z najważniejszych źródeł energii. na przykład glukoza. Glukoza dostaje się do organizmu wraz z pożywieniem iw różnych formach chemicznych, które później staną się innymi, dzieje się tak w wyniku różnych procesów metabolicznych.
Co to jest glikoliza
Spis treści
Glikoliza reprezentuje sposób, w jaki organizm inicjuje rozpad cząsteczek glukozy w celu uzyskania substancji, która może dostarczyć organizmowi energii. Jest to szlak metaboliczny odpowiedzialny za utlenianie glukozy w celu pozyskania energii dla komórki. Stanowi najbardziej bezpośredni sposób na przechwycenie tej energii, a ponadto jest to jedna z dróg wybieranych ogólnie w ramach metabolizmu węglowodanów.
Wśród jego funkcji jest wytwarzanie wysokoenergetycznych cząsteczek NADH i ATP jako przyczyny pochodzenia energii komórkowej w procesach fermentacji i oddychania tlenowego.
Inną funkcją, jaką spełnia glikoliza, jest tworzenie pirogronianu (podstawowej cząsteczki metabolizmu komórkowego), który przechodzi do cyklu oddychania komórkowego jako element oddychania tlenowego. Ponadto wytwarza 3 i 6 węglowe produkty pośrednie, które są powszechnie stosowane w różnych procesach komórkowych.
Glikoliza składa się z 2 etapów, z których każdy składa się z 5 reakcji. Etap numer 1 obejmuje pięć pierwszych reakcji, po czym pierwotna cząsteczka glukozy jest przekształcana w dwie cząsteczki 3-fosfogliceraldehydu.
Ten etap jest ogólnie nazywany etapem przygotowawczym, to znaczy tutaj, gdy glukoza jest podzielona na dwie cząsteczki po 3 węgle każda; zawierające dwa kwasy fosforowe (dwie cząsteczki gliceraldehydo-3-fosforanu). Możliwe jest również, że glikoliza zachodzi w roślinach, generalnie informacje te są zwykle wyjaśniane w pliku pdf glikolizy.
Odkrycie glikolizy
W 1860 roku przeprowadzono pierwsze badania związane z enzymem glikolizy, które przygotował Louis Pasteur, który odkrył, że fermentacja zachodzi dzięki interwencji różnych mikroorganizmów, lata później, w 1897 roku, Eduard Buchner odkrył ekstrakt komórki, które mogą powodować fermentację.
W 1905 roku wniesiono kolejny wkład do teorii, gdy Arthur Harden i William Young ustalili, że frakcje komórkowe masy cząsteczkowej są niezbędne do zajścia fermentacji, jednak masy te muszą być wysokie i wrażliwe na ciepło, to znaczy muszą być enzymami.
Twierdzili też, że potrzebna jest frakcja cytoplazmatyczna o niskiej masie cząsteczkowej i odporna na ciepło, czyli koenzymy typu ATP, ADP i NAD +. Więcej szczegółów zostało potwierdzonych w 1940 r. Dzięki interwencji Otto Meyerhof i Luisa Leloira, którzy dołączyli do niego kilka lat później. Mieli pewne trudności z określeniem ścieżki fermentacji, w tym krótką żywotność i niskie stężenia półproduktów w reakcjach glikolitycznych, które zawsze kończyły się szybko.
Ponadto wykazano, że enzym glikolizy występuje w cytozolu komórek eukariotycznych i prokariotycznych, ale w komórkach roślin reakcje glikolityczne zachodziły w cyklu kalwina, który występuje w chloroplastach. Organizmy starodawne filogenetycznie objęte są ochroną tego szlaku, dla nich jest on uważany za jeden z najstarszych szlaków metabolicznych. Po zakończeniu tej podsumowującej glikolizy możemy obszernie porozmawiać o jej cyklach lub fazach.
Cykl glikolizy
Jak wspomniano wcześniej, istnieje szereg faz lub cykli glikolizy, które mają ogromne znaczenie, są to faza wydatkowania energii i faza korzyści energetycznej, które można wyjaśnić jako schemat glikolizy lub po prostu wymieniając każdą z reakcji glikolizy. Te z kolei są podzielone na 4 części lub podstawowe elementy, które zostaną szczegółowo wyjaśnione poniżej.
Faza wydatkowania energii
Jest to faza, która jest odpowiedzialna za przekształcenie cząsteczki glukozy w dwie cząsteczki gliceraldehydu, jednak aby tak się stało, potrzeba 5 etapów, są to heksokinaza, izomeraza glukozo-6-P, fosfofruktokinaza, aldolaza i trioza. izomeraza fosforanowa, która zostanie szczegółowo opisana poniżej:
- Heksokinaza: aby zwiększyć energię glukozy, glikoliza musi wywołać reakcję, jest to fosforylacja glukozy. Teraz, aby ta aktywacja miała miejsce, potrzebna jest reakcja katalizowana przez enzym heksokinazę, to znaczy przeniesienie grupy fosforanowej z ATP, którą można dodać z grupy fosforanowej do szeregu cząsteczek, które są podobny do glukozy, w tym mannozy i fruktozy. Po zajściu tej reakcji można ją wykorzystać w innych procesach, ale tylko wtedy, gdy jest to konieczne.
- Izomeraza glukozo-6-P: jest to bardzo ważny krok, ponieważ to tutaj określa się geometrię molekularną, która wpłynie na krytyczne fazy glikolizy, pierwsza to ta, która dodaje grupę fosforanową do produktu reakcji Drugi to moment, w którym zostaną utworzone dwie cząsteczki gliceraldehydu, które ostatecznie będą prekursorami pirogronianu. W tej reakcji glukozo-6-fosforan ulega izomeryzacji do fruktozo-6-fosforanu, co odbywa się za pośrednictwem enzymu izomerazy glukozo-6-fosforanu.
- Fosfofruktokinaza: w tym procesie glikolizy fosforylacja fosforanu fruktozy 6 odbywa się na węglu 1, ponadto wydatek ATP jest przeprowadzany przez enzym fosfofruktokinazę 1, lepiej znany jako PFK1.
Dzięki temu fosforan charakteryzuje się niską energią hydrolizy i nieodwracalnym procesem, w wyniku którego otrzymuje się produkt o nazwie 1,6-bisfosforan fruktozy. Nieodwracalna jakość jest niezbędna, ponieważ sprawia, że jest to punkt kontrolny dla glikolizy, dlatego znajduje się w tej, a nie w pierwszej reakcji, ponieważ oprócz glukozy istnieją inne substraty, które mogą wejść w glikolizę.
- Aldolaza: ten enzym jest w stanie rozbić 1,6-bisfosforan fruktozy na dwie 3-węglowe cząsteczki zwane triozami, te cząsteczki nazywane są fosforanem dihydroksyacetonu i 3-fosforanem gliceraldehydu. Ta przerwa jest spowodowana kondensacją aldolową, która, nawiasem mówiąc, jest odwracalna.
Główną cechą tej reakcji jest energia swobodna między 20 a 25 Kj / mol i nie zachodzi ona w normalnych warunkach, nawet mniej spontanicznie, ale jeśli chodzi o warunki wewnątrzkomórkowe, energia swobodna jest niewielka, ponieważ występuje niskie stężenie substratów i właśnie to powoduje, że reakcja jest odwracalna.
- Izomeraza triozofosforanowa: w tym procesie glikolizy występuje standardowa i dodatnia energia swobodna, która generuje proces, który nie jest faworyzowany, ale generuje ujemną energię swobodną, co powoduje tworzenie G3P w preferowanym kierunku. Ponadto należy wziąć pod uwagę, że jedyną, która może prześledzić pozostałe etapy glikolizy, jest gliceraldehyd 3-fosforan, więc druga cząsteczka wytworzona w reakcji dihydroksyacetonu fosforanu jest przekształcana w gliceraldehyd 3-fosforan.
Istnieją dwie zalety fosforylacji glukozy, pierwsza polega na tym, że glukoza staje się reaktywnym czynnikiem metabolicznym, a druga polega na tym, że fosforan glukozy 6 nie może przenikać przez błonę komórkową, bardzo różni się od glukozy ponieważ ma ujemny ładunek dostarczany cząsteczce przez grupę fosforanową, w ten sposób utrudnia krzyżowanie. Wszystko to zapobiega utracie substratu energetycznego komórki.
Ponadto fruktoza ma centra allosteryczne, które są wrażliwe na stężenia półproduktów, takich jak kwasy tłuszczowe i cytrynian. W tej reakcji uwalnia się enzym fosfofruktokinaza 2, który jest odpowiedzialny za fosforylację na węglu 2 i reguluje go.
W tym etapie tylko ATP jest zużywany w pierwszym i trzecim etapie, dodatkowo należy pamiętać, że w czwartym etapie powstaje cząsteczka gliceraldehydo-3-fosforanu, ale w tej reakcji generowana jest druga cząsteczka. W związku z tym należy rozumieć, że stamtąd wszystkie następujące reakcje zachodzą dwukrotnie, jest to spowodowane 2 cząsteczkami gliceraldehydu wytworzonymi z tej samej fazy.
Faza korzyści energetycznych
Podczas gdy energia ATP jest zużywana w pierwszej fazie, w tej fazie gliceraldehyd staje się cząsteczką o większej energii, więc ostatecznie uzyskuje się końcową korzyść: 4 cząsteczki ATP. W tej sekcji wyjaśniono każdą z reakcji glikolizy:
- Dehydrogenaza gliceraldehydo-3-fosforanu: w tej reakcji gliceraldehydo -3-fosforan jest utleniany przy użyciu NAD +, tylko wtedy można dodać jon fosforanowy do cząsteczki, co jest przeprowadzane przez enzym dehydrogenazę gliceraldehydo-3-fosforanu w 5 etapach, w ten sposób zwiększa całkowitą energię związku.
- Kinaza fosfoglicerynianowa: w tej reakcji enzym kinaza fosfoglicerynianowa przenosi grupę fosforanową 1,3-bisfosfoglicerynianu do cząsteczki ADP, co generuje pierwszą cząsteczkę ATP na szlaku korzyści energetycznych. Ponieważ glukoza jest przekształcana w dwie cząsteczki gliceraldehydu, w tej fazie odzyskiwane są 2 ATP.
- Mutaza fosfoglicerynianowa: to, co dzieje się w tej reakcji, to zmiana pozycji fosforanu C3 na C2, obie są bardzo podobnymi i odwracalnymi energiami z wahaniami energii swobodnej, które są bliskie zeru. Tutaj 3 fosfoglicerynian otrzymany w poprzedniej reakcji jest przekształcany w 2 fosfoglicerynian, jednak enzymem katalizującym tę reakcję jest mutaza fosfoglicerynianowa.
- Enolazy: enzym ten daje tworzenie podwójnego wiązania w 2 fosfoglicerynianowej powoduje to cząsteczki wody, które zostały utworzone przez wodoru z OH C2 i C3 muszą zostać wyeliminowane, co powoduje fosfoenolopirogronianu.
- Kinaza pirogronianowa: tutaj zachodzi defosforylacja fosfoenolopirogronianu, wtedy uzyskuje się enzym pirogronian i ATP, nieodwracalną reakcję, która zachodzi z kinazy pirogronianowej (enzym, który nawiasem mówiąc, jest zależny od potasu i magnez.
Produkty glikolizy
Ponieważ kierunek metabolizmu półproduktów w reakcjach zależy od potrzeb komórkowych, każdy półprodukt można uznać za produkty reakcji, a zatem każdy produkt byłby (w kolejności zgodnej z reakcjami wyjaśnionymi wcześniej) w następujący sposób:
- Fosforan glukozy 6
- Fosforan fruktozy 6
- 1,6-bisfosforan fruktozy
- Fosforan dihydroksyacetonu
- Fosforan gliceraldehydu 3
- 1,3 bisfosfoglicerynian
- 3 fosfoglicerynian
- 2 fosfoglicerynian
- Fosfoenolopirogronian
- Pirogronian
Glukoneogeneza
Jest to ścieżka anaboliczna, w której synteza glikogenu zachodzi poprzez prosty prekursor, jakim jest fosforan glukozy 6. Glikogeneza zachodzi w wątrobie i mięśniach, ale w mniejszym stopniu w tych ostatnich. Jest aktywowany przez insulinę w odpowiedzi na wysoki poziom glukozy, który może wystąpić po spożyciu pokarmów zawierających węglowodany.
Glukoneogenezy są tworzone poprzez łączenie wielokrotnych jednostek glukozy, które są w tej postaci UDP-glukozy do glikogenu rozgałęźnika, które istniały poprzednio, a opiera się na białkach glikogeniną, które składa się z dwóch łańcuchów autoglicosilan i że dodatkowo mogą łączyć swoje łańcuchy z oktamerem glukozy.
