Glükolüüsi faasid ja funktsioonid



The glükolüüs või glükolüüs on protsess, mille kaudu glükoosi molekul jaotatakse kaheks püruvaadi molekuliks. Energia toodetakse glükolüüsi kaudu, mida keha kasutab erinevates rakulistes protsessides.

Glykolüüsi tuntakse ka Embden-Meyerhofi tsüklina Gustav Embdeni ja Otto Fritz Meyerhofi auks, kes olid selle protseduuri avastajad..

Glikolüüs tekib rakkudes, täpsemalt tsütosoolis, mis asub tsütoplasmas. See on kõige levinum menetlus kõigis elusolendites, sest see on genereeritud igasugustes rakkudes, nii eukarüootses kui prokarüootses..

See tähendab, et loomad, taimed, bakterid, seened, vetikad ja isegi algloomad on vastuvõtlikud glükolüüsi protsessile.

Glükolüüsi peamine eesmärk on toota energiat, mida seejärel kasutatakse keha teistes rakulistes protsessides.

Glükolüüs vastab algsele etapile, millest saadakse raku- või aeroobse hingamise protsess, milles on vajalik hapniku olemasolu.

Hapniku puudumise korral on glükolüüsil oluline osalus, kuna see aitab kaasa käärimisprotsessile.

Indeks

  • 1 Glükolüüsi faasid
    • 1.1 Energiavajadus
    • 1.2 Energia vabastamise faas
  • 2 Glükolüüsi funktsioonid
    • 2.1 Neuraalne kaitse
  • 3 Viited

Glükolüüsi faasid

Glykolüüs tekib kümne faasi tagajärjel. Neid kümmet faasi saab selgitada lihtsustatud viisil, määrates kindlaks kaks peamist kategooriat: esimene, kus on energiavajadus; ja teine, kus toodetakse või vabastatakse rohkem energiat.

Energiavajadus

See algab glükoosimolekuliga, mis on saadud suhkrust, millel on glükoosimolekul ja fruktoosimolekul.

Kui glükoosimolekul on eraldatud, ühendatakse see kahe fosfaatrühmaga, mida nimetatakse ka fosforhapeteks.

Need fosforhapped on pärit adenosiintrifosfaadist (ATP), mis on element, mida peetakse üheks peamiseks energiaallikaks, mida on vaja rakkude erinevates tegevustes ja funktsioonides..

Nende fosfaatrühmade inkorporeerimisel muudetakse glükoosimolekuli ja võetakse kasutusele teine ​​nimi: fruktoos-1,6-bisfosfaat.

Fosforhapped tekitavad selles uues molekulis ebastabiilset olukorda, mille tagajärjel on see jagatud kaheks osaks..

Selle tulemusena tekib kaks erinevat suhkrut, millest igaühel on fosfateeritud omadused ja kolm süsinikku.

Kuigi neil kahel suhkrul on samad alused, on neil omadusi, mis muudavad need erinevad.

Esimest nimetatakse glütseraldehüüd-3-fosfaadiks ja see läheb otse glükolüüsi protsessi järgmisse faasi..

Teist genereeritud kolme süsinikfosfaadi suhkrut nimetatakse dihüdroksüatsetoonfosfaadiks, mida tuntakse lühendiga DHAP. Samuti osaleb see järgmistes glükolüüsi etappides pärast seda, kui sellest on saanud sama protsessi esimene suhkur, mis on saadud protsessist: glütseraldehüüd-3-fosfaat.

See dihüdroksüatsetoonfosfaadi muundumine glütseraldehüüd-3-fosfaadiks tekib ensüümi kaudu, mis asub rakkude tsütosoolis ja mida nimetatakse glütserool-3-fosfaatdehüdrogenaasiks. See muundamisprotsess on tuntud kui "glütseroolfosfaadi süstik"..

Seejärel võib üldiselt öelda, et glükolüüsi esimene etapp põhineb glükoosimolekuli muutmisel kahes triosfosfaadi molekulis. See on etapp, kus oksüdatsiooni ei toimu.

Nimetatud etapp koosneb viiest etapist, mida nimetatakse reaktsiooniks ja igaüks neist katalüüsitakse oma spetsiifilise ensüümi poolt. Ettevalmistava etapi või energiavajaduse viis etappi on järgmised:

Esimene samm

Esimene samm glükolüüsis on glükoosi muundamine glükoos-6-fosfaadiks. Seda reaktsiooni katalüüsiv ensüüm on heksokinaas. Siin on glükoosirõngas fosforüülitud.

Fosforüülimine seisneb fosfaatrühma lisamises ATP-st saadud molekulile. Selle tulemusena on selles glükolüüsi punktis tarbitud 1 ATP molekuli.

Reaktsioon toimub ensüümi heksokinaasi, ensüümi abil, mis katalüüsib paljude kuueelemendiliste tsükliliste glükoosistruktuuride fosforüülimist.

Aatommagneesium (Mg) sekkub ka selleks, et aidata kaitsta ATP molekuli fosfaadirühmade negatiivseid laenguid.

Selle fosforüülimise tulemus on molekul, mida nimetatakse glükoos-6-fosfaadiks (G6P), nii et glükoosi süsinik 6 omandab fosfaatrühma.

Teine samm

Glükolüüsi teine ​​etapp hõlmab glükoosi-6-fosfaadi muundamist fruktoos-6-fosfaadiks (F6P). See reaktsioon toimub fosfoglükoosi isomeraasi ensüümi abil.

Nagu ensüümi nimi viitab, tähendab see reaktsioon isomerisatsiooni efekti.

Reaktsioon hõlmab süsinik-hapniku sideme muundamist, et muuta kuueliikmeline rõngas viielülilise ringiga.

Ümberkorraldamine toimub siis, kui kuueliikmeline rõngas avatakse ja seejärel suletakse selliselt, et esimene süsinik muutub ringist väljapoole.

Kolmas samm

Glükolüüsi kolmandas etapis muundatakse fruktoos-6-fosfaat fruktoos-1,6-bifosfaadiks (FBP).

Sarnaselt glükolüüsi esimeses etapis toimuvale reaktsioonile annab teine ​​ATP molekul fosfaatrühma, mis lisatakse fruktoos-6-fosfaadi molekulile..

Seda reaktsiooni katalüüsiv ensüüm on fosfofruktokinaas. Nagu etapis 1 on kaasatud ka magneesiumi aatom, mis aitab kaitsta negatiivseid laenguid.

Neljas samm

Ensüüm aldolaas jagab fruktoosi 1,6-bisfosfaadi kaheks suhkruks, mis on üksteise isomeerid. Need kaks suhkrut on dihüdroksüatsetoonfosfaat ja glütseraldehüüdi trifosfaat.

Selles etapis kasutatakse ensüümi aldolaasi, mis katalüüsib fruktoosi-1,6-bifosfaadi (FBP) lõhustamist, saades kaks 3-süsinikmolekuli. Üks neist molekulidest nimetatakse glütseraldehüüdi trifosfaadiks ja teine ​​nimetatakse dihüdroksüatsetoonfosfaadiks..

Viies etapp

Ensüüm trifosfaat-isomeraas interpoleerib kiiresti molekulid dihüdroksüatsetoonfosfaadi ja glütseraldehüüdi trifosfaadi. Glütseraldehüüdi fosfaat kõrvaldatakse ja / või kasutatakse järgmises glükolüüsi etapis.

Glütseraldehüüdi trifosfaat on ainus molekul, mis jätkub glükolüütilises rada. Selle tulemusena järgneb kõik toodetud dihüdroksüatsetoonfosfaadi molekulidele ensüüm trifosfaadi isomeraas, mis järjestab dihüdroksüatsetoonfosfaadi glütseraldehüüdi trifosfaadis, nii et see võib jätkuda glükolüüsis.

Selles glükolüütilise tee punktis on kaks kolme süsiniku molekuli, kuid glükoosi ei ole veel täielikult püruvaadiks muundatud..

Energia vabastamise faas

Kaks esimest etappi genereeritud kolme süsiniku suhkru molekuli läbivad nüüd veel ühe transformatsiooniseeria. Allpool kirjeldatud protsessi genereeritakse kaks korda iga suhkru molekuli jaoks.

Esiteks, üks molekulidest vabaneb kahest elektronist ja kahest prootonist ning selle vabanemise tagajärjel lisatakse veel üks fosfaat suhkru molekulile. Saadud komponenti nimetatakse 1,3-bifosfütseriidiks.

Seejärel vabaneb 1,3-bifosfütseraat ühest fosfaatrühmast, mis lõpuks muutub ATP molekuliks.

Sel hetkel vabaneb energia. Sellist fosfaatide vabanemist põhjustavat molekuli nimetatakse 3-fosfoglütseraadiks.

3-fosfoglütseraat muutub teiseks elemendiks, mis on sellega võrdne, kuid millel on molekulaarstruktuuri poolest teatud omadused. See uus element on 2-fosfoglütseraat.

Glükolüüsi protsessi eelviimases etapis transformeeritakse 2-fosfoglütseraat fosforoloolpüruvaadiks vee molekuli kadumise tulemusena..

Lõpuks vabaneb fosfoenolpüruvaat teisest fosfaatrühmast, mis hõlmab ka ATP molekuli loomist ja seega energia vabanemist..

Fosfaativaba, fosfoenolpüruvaadi tulemused on protsessi lõpus püruvaadi molekulis.

Glükolüüsi lõpus genereeritakse kaks püruvaadi molekuli, neli ATP-d ja kaks nikotiinamiidadeniini dinukleotiidi vesinikku (NADH), mis on samuti element, mis soodustab ATP molekulide loomist kehas..

Nagu nägime, tekivad viie ülejäänud reaktsiooni glükolüüsi teisel poolel. See etapp on tuntud ka kui oksüdatiivne.

Lisaks sekkub iga etapi jaoks spetsiifiline ensüüm ja selle etapi reaktsioonid esinevad kaks korda iga glükoosimolekuli kohta. Hüvitiste või energia vabastamise etapi viis etappi on järgmised:

Esimene samm

Selles etapis tekivad kaks peamist sündmust, millest üks on see, et glütseraldehüüdi trifosfaat oksüdeeritakse nikotiinamiid-adeniini dinukleotiidi (NAD) koensüümiga; ja teisest küljest fosforüülitakse molekul vaba fosfaatrühma lisamisega.

Seda reaktsiooni katalüüsiv ensüüm on glütseraldehüüdi trifosfaadi dehüdrogenaas.

See ensüüm sisaldab sobivaid struktuure ja hoiab molekuli sellises asendis, et see võimaldab nikotiinamiidi adeniindinukleotiidi molekulil vesinikku ekstraheerida glütseraldehüüdi trifosfaadist, muutes NAD NAD-dehüdrogenaasiks (NADH).

Fosfaatrühm ründab seejärel glütseraldehüüdi trifosfaadi molekuli ja vabastab selle ensüümist, saades 1,3-bisfosfülaadi, NADH ja vesiniku aatomi..

Teine samm

Selles etapis muundatakse 1,3-bisfosfüglütaat fosfoglütseraadi kinaasi ensüümiga.

See reaktsioon hõlmab fosfaadirühma kadumist lähtematerjalist. Fosfaat viiakse üle adenosiini difosfaadi molekulile, mis toodab esimese ATP molekuli.

Kuna tegelikult on kaks 1,3-bifosglütseraadi molekuli (kuna glükolüüsi esimesest etapist oli kaks süsinikuaatomit), sünteesitakse selles etapis kaks ATP molekuli.

Selle ATP sünteesiga tühistatakse kaks esimest ATP molekuli, mis põhjustavad 0 ATP molekuli võrku kuni selle glükolüüsi etapi lõpuni.

Jällegi täheldatakse, et ATP molekuli fosfaatrühmades on negatiivsete laengute kaitsmiseks kaasatud magneesiumi aatom.

Kolmas samm

See etapp hõlmab fosfaatrühma asukoha lihtsat ümberkorraldamist 3-fosfoglütseraadi molekulis, mis muundab selle 2 fosfoglütseraadiks.

Selle reaktsiooni katalüüsimises osalevat molekuli nimetatakse fosfoglütseraadi mutaasiks (PGM). Mutaas on ensüüm, mis katalüüsib funktsionaalse rühma ülekannet ühest molekuli ühest positsioonist teise.

Reaktsioonimehhanism jätkub, lisades kõigepealt täiendava fosfaatrühma 3-fosfütseriidi 2'-positsioonile. Seejärel eemaldab ensüüm fosfaat 3'-positsioonist, jättes ainult 2 'fosfaadi ja andes seega 2 fosfoglütseraati. Sel viisil taastatakse ensüüm ka oma esialgse fosforüülitud olekuni.

Neljas samm

See etapp hõlmab 2 fosfoglütseraadi muundamist fosfoenolpüruvaadiks (PEP). Reaktsiooni katalüüsib enolaasi ensüüm.

Enolaas toimib, eemaldades vee rühma või dehüdreerides 2 fosfoglütseraati. Ensüümi tasku spetsiifilisus võimaldab substraadis olevatel elektronidel ümber korraldada nii, et allesjäänud fosfaadi side muutub väga ebastabiilseks, valmistades seega substraadi järgmise reaktsiooni jaoks..

Viies etapp

Glükolüüsi viimane etapp muudab fosfoenolpüruvaadi püruvaadiks püruvaadi kinaasi ensüümi abil.

Nagu ensüümi nimi viitab, hõlmab see reaktsioon fosfaatrühma ülekandmist. Fosfoenolpüruvaadi 2'-süsinikuga seotud fosfaatrühm kantakse üle adenosiindifosfaadi molekulile, mis toodab ATP-d..

Jällegi, kuna on kaks fosfoenolpüruvaadi molekuli, tekib siin tegelikult kaks adenosiintrifosfaadi või ATP molekuli..

Glükolüüsi funktsioonid

Glükolüüsi protsess on kõigi elusorganismide jaoks elulise tähtsusega, kuna see kujutab endast protsessi, mille kaudu genereeritakse rakuenergiat.

See energia genereerimine soosib rakkude hingamisprotsesse ja ka fermentatsiooniprotsessi.

Suhkrusisalduse kaudu kehasse siseneval glükoosil on keeruline koostis.

Glükolüüsi abil on võimalik seda kompositsiooni lihtsustada ja muundada ühendiks, mida organism saab energia tootmiseks ära kasutada.

Glükolüüsi protsessi käigus luuakse neli ATP molekuli. Need ATP molekulid on peamine viis, mille kaudu organism saab energiat ja soodustab uute rakkude loomist; Seetõttu on nende molekulide teke organismi jaoks oluline.

Neuraalne kaitse

Uuringud on kindlaks teinud, et glükolüüs mängib neuronite käitumises olulist rolli.

Salamanca Ülikooli, Castilla y Leóni Neuroteaduste Instituudi ja Salamanca Ülikooli haigla uurijad otsustasid, et glükolüüsi suurenemine neuronites tähendab nende kiiremat surma..

See on neuronite tagajärg, mida nad kannatavad oksüdatiivse stressi all. Siis, mida madalam on glükolüüs, seda suurem on neuronite antioksüdantvõimsus ja mida suurem on ellujäämise võimalus..

Selle avastuse tagajärjed võivad positiivselt mõjutada neuronite degeneratsiooniga, näiteks Alzheimeri tõve või Parkinsoni tõvega..

Viited

  1. "Mis on püruvaat?" Metaboolses juhendis. Välja otsitud 11. septembril 2017 pärit Metabolic Guide: guiametabolica.org
  2. "Glükolüüs" National Cancer Institute'is. Välja otsitud 11. septembril 2017 National Cancer Institute'ist: cancer.gov
  3. Pichel, J. "Leidis mehhanismi, mis kontrollib glükolüüsi ja oksüdatiivset stressi neuronites" (11. juuni 2009) Ibero-Ameerika teaduse ja tehnoloogia levitamise ametis. Välja otsitud 11. septembril 2017 Ibero-Ameerika teaduse ja tehnoloogia levitamise ametist: dicyt.com
  4. "Glükoos" Khan Akadeemias. Välja otsitud 11. septembril 2017 kasutajalt Khan Academy: en.khanacademy.org
  5. González, A. ja Raisman, J. "Glükolüüs: tsütosooli tsükkel" (31. august 2005) bioloogiapiirkonna hüpertextides. Välja otsitud 11. septembril 2017 pärit bioloogia valdkonna hüpertekstidest: biologia.edu.ar
  6. Smith, J. "Mis on glükolüüs" (31. mai 2017) News Medicalis. Välja otsitud 11. septembril 2017 kellelt News Medical: news-medical.net
  7. Bailey, L. "10 astet glükolüüsi" (8. juuni 2017) Thoughcos. Välja otsitud 11. septembril 2017 pärit Thoughcost: thinkco.com
  8. Berg, J., Tymoczko, J. ja Stryer, L. "Biochemistry. 5. väljaanne. " Riiklikus biotehnoloogia keskuses. Välja otsitud 11. septembril 2017 riiklikust biotehnoloogia teabekeskusest: ncbi.nlm.nih.gov
  9. "Glütserool-3-fosfaatdehüdrogenaas" Clínica Universidad de Navarras. Välja otsitud 11. septembril 2017 firmalt Clínica Universidad de Navarra: cun.es
  10. Khan Akadeemia "rakulise hingamise sammud". Välja otsitud 11. septembril 2017 kasutajalt Khan Academy: en.khanacademy.org.