Glikolīze ir viss procesu kopums, ko ķermenis veic automātiski. Kā zināms, cilvēkam ir vajadzīgs daudz enerģijas, lai viņš varētu veikt visas ikdienas aktivitātes, tāpēc viņam ir jāuztur laba diēta, kuras pamatā ir dārzeņi, olbaltumvielas, augļi, un, pirmkārt, jāiekļauj viens no svarīgākajiem enerģijas avotiem, piemēram, glikoze. Glikoze nonāk organismā ar pārtiku un dažādās ķīmiskās formās, kas vēlāk kļūs par citām, tas notiek no dažādiem vielmaiņas procesiem.
Kas ir glikolīze
Satura rādītājs
Glikolīze ir veids, kā ķermenis sāk glikozes molekulu sadalīšanos, lai iegūtu vielu, kas organismam var nodrošināt enerģiju. Tas ir vielmaiņas ceļš, kas atbild par glikozes oksidēšanu, lai iegūtu enerģiju šūnai. Tas ir vistiešākais veids, kā uztvert šo enerģiju, turklāt tas ir viens no ceļiem, kuru parasti izvēlas ogļhidrātu metabolismā.
Starp tās funkcijām ir radīt augstas enerģijas molekulas NADH un ATP kā šūnu enerģijas rašanās cēloni fermentācijas un aerobās elpošanas procesos.
Vēl viena funkcija, ko veic glikolīze, ir piruvāta (pamata molekula šūnu metabolismā) radīšana, kas pāriet šūnu elpošanas ciklā kā aerobās elpošanas elements. Turklāt tas rada 3 un 6 oglekļa starpproduktus, kurus parasti izmanto dažādos šūnu procesos.
Glikolīzi veido 2 posmi, katrs sastāv no 5 reakcijām. 1. posms ietver pirmās piecas reakcijas, pēc tam sākotnējā glikozes molekula tiek pārveidota par divām 3-fosfogliceraldehīda molekulām.
Šo posmu parasti sauc par sagatavošanās posmu, tas ir, tas ir šeit, kad glikoze tiek sadalīta divās molekulās pa 3 oglekļiem; kas satur divas fosforskābes (divas gliceraldehīda 3 fosfāta molekulas). Ir arī iespējams, ka glikolīze notiek augos, parasti šo informāciju mēdz izskaidrot glikolīzē pdf.
Glikolīzes atklāšana
1860. gadā tika veikti pirmie pētījumi saistībā ar glikolīzes enzīmu, kurus sagatavoja Luiss Pastērs, kurš atklāja, ka fermentācija notiek, pateicoties dažādu mikroorganismu iejaukšanās procesiem, gadus vēlāk, 1897. gadā, Eduards Buhners atklāja ekstraktu šūna, kas varētu izraisīt fermentāciju.
1905. gadā tika veikts vēl viens ieguldījums teorijā, jo Artūrs Hārdens un Viljams Jangs noteica, ka fermentācijas norisei ir nepieciešamas molekulmasas šūnu frakcijas, tomēr šīm masām jābūt augstām un karstumjutīgām, tas ir, tām jābūt fermentiem..
Viņi arī apgalvoja, ka nepieciešama citoplazmas frakcija ar zemu molekulmasu un karstumizturību, tas ir, ATP, ADP un NAD + tipa koenzīmi. Bija vēl sīkāka informācija, kas tika apstiprināta 1940. gadā, iejaucoties Otto Meyerhof un Luis Leloir, kuri viņam pievienojās dažus gadus vēlāk. Viņiem bija dažas grūtības noteikt fermentācijas ceļu, tostarp glikolītiskajās reakcijās īss dzīves ilgums un zema starpproduktu koncentrācija, kas vienmēr beidzās ātri.
Turklāt tika pierādīts, ka glikolīzes enzīms notiek eikariotu un prokariotu šūnu citozolā, bet augu šūnās glikolītiskās reakcijas tika konstatētas kalvīnu ciklā, kas notiek hloroplastos. Filogenētiski senie organismi ir iekļauti šī ceļa saglabāšanā, tieši viņiem tas tiek uzskatīts par vienu no vecākajiem vielmaiņas ceļiem. Kad šī kopsavilkuma glikolīze ir pabeigta, mēs varam daudz runāt par tās cikliem vai fāzēm.
Glikolīzes cikls
Kā minēts iepriekš, glikolīzē ir virkne fāžu vai ciklu, kuriem ir vislielākā nozīme, piemēram, enerģijas patēriņa fāze un enerģijas ieguvuma fāze, ko var izskaidrot kā glikolīzes shēmu vai vienkārši uzskaitot katru no glikolīzes reakcijām. Tie, savukārt, ir sadalīti 4 daļās vai pamatelementos, kas tiks detalizēti paskaidroti turpmāk.
Enerģijas izdevumu fāze
Tā ir fāze, kas ir atbildīga par glikozes molekulas pārveidošanu divās gliceraldehīda molekulās, tomēr, lai tas notiktu, nepieciešami 5 soļi, tie ir heksokināze, glikozes-6-P izomerāze, fosfofruktokināze, aldolāze un trioze. fosfāta izomerāze, kas tiks detalizēti aprakstīta turpmāk:
- Heksokināze: lai palielinātu glikozes enerģiju, glikolīzei jārada reakcija, tā ir glikozes fosforilēšana. Tagad, lai šī aktivizācija notiktu, ir nepieciešama heksokināzes enzīma katalizēta reakcija, tas ir, fosfātu grupas pārnešana no ATP, ko no fosfātu grupas var pievienot virknei molekulu, kas ir līdzīgi glikozei, ieskaitot mannozi un fruktozi. Kad šī reakcija notiek, to var izmantot citos procesos, bet tikai nepieciešamības gadījumā.
- Glikozes-6-P izomerāze: tas ir ļoti svarīgs solis, jo tieši šeit ir definēta molekulārā ģeometrija, kas ietekmēs glikolīzes kritiskās fāzes, pirmā ir tā, kas reakcijas produktam pievieno fosfātu grupu, otrais ir tad, kad jāizveido divas gliceraldehīda molekulas, kas, visbeidzot, būs piruvāta priekšgājēji. Šajā reakcijā glikozes 6 fosfāts tiek izomerizēts par fruktozes 6 fosfātu, un tas tiek darīts caur glikozes 6 fosfāta izomerāzes fermentu.
- Fosfofruktokināze: šajā glikolīzes procesā fruktozes 6 fosfāta fosforilēšanu veic pie oglekļa 1, turklāt ATP izdevumi tiek veikti, izmantojot fermentu fosfofruktokināzi 1, labāk pazīstamu kā PFK1.
Sakarā ar visu iepriekš minēto, fosfātiem ir zema hidrolīzes enerģija un neatgriezenisks process, beidzot iegūstot produktu, ko sauc par fruktozes 1,6 bisfosfātu. Neatgriezeniska kvalitāte ir obligāta, jo tā to pārvērš par glikolīzes kontroles punktu, tāpēc tā tiek ievietota šajā, nevis pirmajā reakcijā, jo bez glikozes ir arī citi substrāti, kuriem izdodas iekļūt glikolīzē.
- Aldolāze: šim fermentam izdodas sadalīt fruktozes 1,6 bisfosfātu divās 3-oglekļa molekulās, ko sauc par triozēm, šīs molekulas sauc par dihidroksiacetona fosfātu un gliceraldehīda 3 fosfātu. Šis pārtraukums tiek veikts, pateicoties aldola kondensācijai, kas, starp citu, ir atgriezeniska.
Šīs reakcijas galvenā iezīme ir brīva enerģija starp 20 un 25 Kj / mol, un tā nenotiek normālos apstākļos, pat mazāk spontāni, bet, kad runa ir par intracelulāriem apstākļiem, brīva enerģija ir maza, tas ir tāpēc, ka pastāv zema substrātu koncentrācija, un tieši tas padara reakciju atgriezenisku.
- Triozes fosfāta izomerāze: šajā glikolīzes procesā pastāv standarta un pozitīva brīva enerģija, tā ģenerē procesu, kas nav labvēlīgs, bet rada negatīvu brīvo enerģiju, tas padara G3P veidošanos labvēlīgajā virzienā. Turklāt jāņem vērā, ka vienīgais, kas var sekot atlikušajiem glikolīzes posmiem, ir gliceraldehīda 3 fosfāts, tāpēc otra dihidroksiacetona fosfāta reakcijas rezultātā radītā molekula tiek pārveidota par gliceraldehīda 3 fosfātu.
Glikozes fosforilēšanā ir divas priekšrocības. Pirmais ir balstīts uz to, lai glikoze kļūtu par reaktīvu vielmaiņas līdzekli, otrā ir tā, ka tiek panākts, ka glikozes 6 fosfāts nevar šķērsot šūnu membrānu, kas ļoti atšķiras no glikozes, tā kā tam ir negatīvs lādiņš, ko fosfāta grupa nodrošina molekulai, tas padara šķērsošanu sarežģītāku. Tas viss novērš šūnas enerģētiskā substrāta pazušanu.
Turklāt fruktozē ir alosteriskie centri, kas ir jutīgi pret starpproduktu, piemēram, taukskābju un citrāta, koncentrāciju. Šajā reakcijā izdalās fosfofruktokināzes 2 ferments, kas ir atbildīgs par fosforilēšanu pie oglekļa 2 un tā regulēšanu.
Šajā posmā pirmajā un trešajā posmā tiek patērēts tikai ATP, turklāt ceturtajā posmā jāatceras, ka tiek ģenerēta gliceraldehīda-3-fosfāta molekula, bet šajā reakcijā rodas otra molekula. Ar to jāsaprot, ka no turienes visas šīs reakcijas notiek divas reizes, tas ir saistīts ar 2 gliceraldehīda molekulām, kas radušās tajā pašā fāzē.
Enerģijas ieguvuma fāze
Kamēr ATP enerģija tiek patērēta pirmajā fāzē, šajā fāzē gliceraldehīds kļūst par molekulu ar lielāku enerģiju, tāpēc beidzot tiek iegūts galīgais ieguvums: 4 ATP molekulas. Katra no glikolīzes reakcijām ir paskaidrota šajā sadaļā:
- Glicerīnaldehīds-3-fosfāta dehidrogenāzes: šajā reakcijā, glicerīnaldehīds 3 fosfāts tiek oksidēts, izmantojot NAD +, tikai tad var fosfāta jonu pievieno pie molekulas, kas tiek veikta ar enzīma glicerīnaldehīds 3 fosfāta dehidrogenāzes in 5 soļiem, šādā veidā, palielina savienojuma kopējo enerģiju.
- Fosfoglicerāta kināze: šajā reakcijā fosfoglicerāta kināze fermentam izdodas pārnest 1,3-bisfosfoglicerāta fosfātu grupu uz ADP molekulu, tādējādi ģenerējot pirmo ATP molekulu enerģijas ieguvumu ceļā. Tā kā glikoze tiek pārveidota par divām gliceraldehīda molekulām, šajā fāzē tiek iegūts 2 ATP.
- Fosfoglicerāta mutāze: kas notiek šajā reakcijā, ir fosfāta C3 stāvokļa maiņa uz C2, abas ir ļoti līdzīgas un atgriezeniskas enerģijas ar brīvās enerģijas variācijām, kas ir tuvu nullei. Šeit 3 fosfoglicerāts, kas iegūts no iepriekšējās reakcijas, tiek pārvērsts par 2 fosfoglicerātu, tomēr enzīms, kas katalizē šo reakciju, ir fosfoglicerāta mutāze.
- Enolāze: šis ferments nodrošina divkāršās saites veidošanos 2 fosfoglicerātā, tādējādi tiek izvadīta ūdens molekula, kuru ūdeņradis ir veidojis no C2, un OH no C3, tādējādi iegūstot fosfoenolpiruvātu.
- Piruvāta kināze: šeit notiek fosfoenolpiruvāta defosforilēšana, tad iegūst fermentu piruvātu un ATP, neatgriezenisku reakciju, kas notiek no piruvāta kināzes (fermenta, kas, starp citu, ir atkarīgs no kālija un magnijs.
Glikolīzes produkti
Tā kā starpproduktu metabolisma virziens reakcijās ir atkarīgs no šūnu vajadzībām, katru starpnieku var uzskatīt par reakciju produktiem, tad katrs produkts būtu (secībā pēc iepriekš paskaidrotajām reakcijām) šāds:
- Glikozes 6 fosfāts
- Fruktozes 6 fosfāts
- Fruktoze 1,6 bisfosfāts
- Dihidroksiacetona fosfāts
- Gliceraldehīda 3 fosfāts
- 1,3-bisfosfoglicerāts
- 3 fosfoglicerāts
- 2 fosfoglicerāts
- Fosfoenolpiruvāts
- Piruvāts
Glikoneoģenēze
Tas ir anabolisks ceļš, kurā glikogēna sintēze notiek caur vienkāršu prekursoru, tas ir glikozes 6 fosfāts. Glikoģenēze notiek aknās un muskuļos, bet mazākā mērā notiek pēdējos. Tas tiek aktivizēts, izmantojot insulīnu, reaģējot uz augstu glikozes līmeni, kas var rasties pēc ēšanas ar ogļhidrātiem saturošiem pārtikas produktiem.
Glikoneoģenēzi rada iekļaujot atkārtotus glikozes vienības, kas nāk no formā UDP-glikozes uz sadalītāja glikogēnu, kas agrāk pastāvēja un kas balstās uz glycogenin proteīniem, kas veido ar divām ķēdēm autoglicosilan un ka turklāt viņi var saistīt savas ķēdes ar glikozes oktamēru.
