Faze in funkcije glukoze



The glikoliza ali glikoliza je proces, s katerim se molekula glukoze razgradi v dve molekuli piruvata. Energija se proizvaja s pomočjo glikolize, ki jo telo uporablja v različnih celičnih procesih.

Glikolizo imenujemo tudi ciklus Embden-Meyerhof, v čast Gustavu Embdenu in Ottu Fritzu Meyerhofu, ki sta odkrila ta postopek..

Glikoliza nastaja v celicah, zlasti v citosolu, ki se nahaja v citoplazmi. To je najbolj razširjen postopek v vseh živih bitjih, ker nastaja v vseh vrstah celic, evkariontskih in prokariontskih..

To pomeni, da so živali, rastline, bakterije, glive, alge in celo protozojski organizmi dovzetni za proces glikolize..

Glavni cilj glikolize je proizvajati energijo, ki se nato uporablja v drugih celičnih procesih telesa.

Glikoliza ustreza začetnemu koraku, iz katerega nastaja proces celičnega ali aerobnega dihanja, pri katerem je potrebna prisotnost kisika..

Pri okoljih, ki nimajo kisika, ima tudi glikoliza pomembno vlogo, saj prispeva k procesu fermentacije.

Indeks

  • 1 Faze glikolize
    • 1.1 Faza energetskih potreb
    • 1.2 Faza sproščanja energije
  • 2 Funkcije glikolize
    • 2.1 Nevronska zaščita
  • 3 Reference

Faze glikolize

Glikoliza nastane kot posledica desetih faz. Teh deset faz je mogoče razložiti na poenostavljen način in določiti dve glavni kategoriji: prvo, v kateri obstaja potreba po energiji; in drugi, v katerem se proizvede ali sprosti več energije.

Faza energetskih potreb

Začne se z molekulo glukoze, ki je pridobljena iz sladkorja, ki ima molekulo glukoze in molekulo fruktoze..

Ko se molekula glukoze loči, jo združimo z dvema fosfatnima skupinama, imenovanima tudi fosforne kisline.

Te fosforne kisline izvirajo iz adenozin trifosfata (ATP), elementa, ki velja za enega glavnih virov energije, ki je potreben za različne dejavnosti in funkcije celic..

Z vključitvijo teh skupin fosfatov se molekula glukoze spremeni in sprejme drugo ime: fruktoza-1,6-bisfosfat.

Fosforne kisline ustvarjajo nestabilno stanje v tej novi molekuli, kar ima za posledico, da je razdeljen na dva dela..

Posledično se pojavita dva različna sladkorja, vsak s fosfatiziranimi lastnostmi in s tremi ogljiki.

Čeprav imata ti dve sladkorji enake osnove, imata značilnosti, ki ju razlikujeta.

Prvi se imenuje gliceraldehid-3-fosfat in je tisti, ki bo neposredno prešel v naslednjo fazo procesa glikolize.

Drugi tri-ogljikov fosfatni sladkor, ki nastane, se imenuje dihidroksiaceton fosfat, znan pod kratico DHAP. Prav tako sodeluje v naslednjih korakih glikolize, potem ko postane ista komponenta prvega sladkorja, ki nastane v procesu: gliceraldehid-3-fosfat.

Ta pretvorba dihidroksiaceton fosfata v gliceraldehid-3-fosfat nastane skozi encim, ki se nahaja v citosolu celic in se imenuje glicerol-3-fosfat dehidrogenaza. Ta postopek pretvorbe je znan kot "shuttle glicerol fosfat".

Nato na splošno lahko rečemo, da prva faza glikolize temelji na spremembi molekule glukoze v dveh molekulah triose fosfata. To je faza, v kateri ne pride do oksidacije.

Navedeni korak je sestavljen iz petih korakov, imenovanih reakcije, in vsak od njih je kataliziran z lastnim specifičnim encimom. Pet korakov pripravljalne faze ali energetske potrebe so:

Prvi korak

Prvi korak pri glikolizi je pretvorba glukoze v glukozo-6-fosfat. Encim, ki katalizira to reakcijo, je heksokinaza. Tukaj je glukozni obroč fosforiliran.

Fosforilacijo sestavlja dodajanje fosfatne skupine molekuli, izpeljani iz ATP. Posledično je bila na tej točki glikolize porabljena 1 molekula ATP.

Reakcija poteka s pomočjo encima heksokinaze, encima, ki katalizira fosforilacijo številnih 6-elementnih obročastih glukoznih struktur..

Atomski magnezij (Mg) posreduje tudi za zaščito negativnih nabojev fosfatnih skupin v molekuli ATP..

Rezultat te fosforilacije je molekula, imenovana glukoza-6-fosfat (G6P), tako imenovana, ker ogljik 6 glukoze pridobi fosfatno skupino.

Drugi korak

Drugi korak glikolize vključuje pretvorbo glukoza-6-fosfata v fruktozo-6-fosfat (F6P). Ta reakcija poteka s pomočjo encimske fosfoglukozne izomeraze.

Kot navaja ime encima, ima ta reakcija učinek izomerizacije.

Reakcija vključuje transformacijo vezi ogljik-kisik za modificiranje šestčlanskega obroča v petčlenskem obroču.

Reorganizacija se izvede, ko je šestčlanski obroč odprt in nato zaprt tako, da postane prvi ogljik zdaj zunaj obroča..

Tretji korak

V tretjem koraku glikolize se fruktoza-6-fosfat pretvori v fruktozo-1,6-bifosfat (FBP).

Podobno kot reakcija, ki se pojavi v prvi stopnji glikolize, druga molekula ATP zagotavlja fosfatno skupino, ki je dodana molekuli fruktoza-6-fosfata..

Encim, ki katalizira to reakcijo, je fosforfruktokinaza. Kot v 1. koraku sodeluje magnezijev atom, ki pomaga zaščititi negativne naboje.

Četrti korak

Encim aldolaza deli fruktozo 1,6-bisfosfat na dva sladkorja, ki sta izomera drug drugega. Ta dva sladkorja sta dihidroksiaceton fosfat in gliceraldehid trifosfat.

Ta stopnja uporablja encim aldolazo, ki katalizira cepitev fruktoze-1,6-bifosfata (FBP), da nastane dve 3-ogljični molekuli. Ena od teh molekul se imenuje gliceraldehid trifosfat, druga pa dihidroksiaceton fosfat.

Peti korak

Encim trifosfat izomeraza hitro prežema molekule dihidroksiaceton fosfata in gliceraldehid trifosfata. Gliceraldehid fosfat se izloči in / ali uporabi v naslednjem koraku glikolize.

Gliceraldehid trifosfat je edina molekula, ki se nadaljuje v glikolitični poti. Posledično vsem molekulam dihidroksiaceton fosfata, ki jih proizvajajo, sledi encim trifosfat izomeraza, ki preuredi dihidroksiaceton fosfat v gliceraldehid trifosfatu, tako da se lahko nadaljuje pri glikolizi..

Na tej točki glikolitične poti sta dve molekuli treh ogljikovih atomov, vendar glukoza še ni povsem spremenjena v piruvat.

Faza sproščanja energije

Dve molekuli sladkorja s tremi ogljikom, ki sta nastali v prvi fazi, bosta zdaj podvrženi še enemu nizu transformacij. Postopek, ki bo opisan spodaj, bo generiran dvakrat za vsako molekulo sladkorja.

Prvič, ena od molekul se bo znebila dveh elektronov in dveh protonov in kot posledica tega sproščanja bo molekuli sladkorja dodali še en fosfat. Nastala komponenta se imenuje 1,3-bifosfoglicerat.

Zatem se 1,3-bifosfoglicerat znebi ene od fosfatnih skupin, ki sčasoma postane ATP molekula..

Na tej točki se sprosti energija. Molekula, ki izhaja iz tega sproščanja fosfata, se imenuje 3-fosfoglicerat.

3-fosfoglicerat postane drug element, ki mu je enak, vendar z določenimi lastnostmi v smislu molekularne strukture. Ta novi element je 2-fosfoglicerat.

V predzadnjem koraku procesa glikolize se 2-fosfoglicerat zaradi izgube molekule vode pretvori v fosfoenolpiruvat..

Končno se fosfoenolpiruvat znebi druge fosfatne skupine, postopek, ki vključuje tudi tvorbo ATP molekule in zato sprostitev energije..

Fosfoenolpiruvat, ki ne vsebuje fosfatov, se na koncu procesa pokaže v molekuli piruvata.

Na koncu glikolize nastanejo dve molekuli piruvata, štiri ATP in dva nikotinamid adenin dinukleotidnega vodika (NADH), element slednjega, ki prav tako spodbuja nastajanje molekul ATP v telesu..

Kot smo videli, se v drugi polovici glikolize pojavi še pet reakcij. Ta stopnja je znana tudi kot oksidativna.

Poleg tega se za vsak korak poseže s specifičnim encimom in reakcije te faze se pojavijo dvakrat za vsako molekulo glukoze. Pet korakov prednosti ali faze sproščanja energije so:

Prvi korak

V tem koraku se pojavita dva glavna dogodka, od katerih je eden, da gliceraldehid trifosfat oksidira koencim nikotinamid adenin dinukleotid (NAD); in na drugi strani je molekula fosforilirana z dodatkom proste fosfatne skupine.

Encim, ki katalizira to reakcijo, je gliceraldehid trifosfat dehidrogenaza.

Ta encim vsebuje ustrezne strukture in drži molekulo v takšnem položaju, da omogoča molekuli nikotinamid adenin dinukleotida, da ekstrahira vodik iz gliceraldehid trifosfata, tako da NAD pretvori v NAD dehidrogenazo (NADH)..

Fosfatna skupina nato napade molekulo gliceraldehid trifosfata in jo sprosti iz encima, da nastane 1,3 bisfosfogrilat, NADH in vodikov atom..

Drugi korak

V tej fazi se 1,3-bisfosfoglirat pretvori v trifosfoglicerat z encimom fosfoglicerat kinazo.

Ta reakcija vključuje izgubo fosfatne skupine iz izhodnega materiala. Fosfat se prenese v molekulo adenozin difosfata, ki proizvaja prvo ATP molekulo.

Ker dejansko obstajata dve molekuli 1,3 bifosglicerata (ker sta obstajala dva produkta 3 ogljika iz stopnje 1 glikolize), sta v tem koraku dejansko sintetizirani dve molekuli ATP..

S to sintezo ATP se odpovejo prvi dve molekuli ATP, ki povzročita mrežo 0 molekul ATP do te stopnje glikolize..

Ponovno smo opazili, da sodeluje atom magnezija za zaščito negativnih nabojev v fosfatnih skupinah ATP molekule.

Tretji korak

Ta korak vključuje preprosto preureditev položaja fosfatne skupine v 3-fosfogliceratni molekuli, ki jo pretvori v 2 fosfoglicerat..

Molekula, ki sodeluje pri katalizi te reakcije, se imenuje fosfogliceratna mutaza (PGM). Mutaza je encim, ki katalizira prenos funkcionalne skupine iz enega položaja v eni molekuli v drugo.

Reakcijski mehanizem poteka tako, da najprej dodamo dodatno fosfatno skupino na 2 'položaj 3 fosfoglicerata. Nato encim odstrani fosfat iz 3 'položaja, pri čemer ostane samo 2' fosfat in tako dobimo 2 fosfoglicerata. Na ta način se encim ponovno vzpostavi v prvotno fosforilirano stanje.

Četrti korak

Ta korak vključuje pretvorbo 2 fosfoglicerata v fosfoenolpiruvat (PEP). Reakcijo katalizira enolazni encim.

Enolaza deluje z odstranitvijo skupine vode ali dehidriranja fosfoglicerata. Specifičnost žepa encima omogoča, da se elektroni v substratu preuredijo tako, da postane preostala fosfatna vez zelo nestabilna in tako pripravi substrat za naslednjo reakcijo..

Peti korak

Končni korak glikolize pretvori fosfoenolpiruvat v piruvat s pomočjo encimske piruvat kinaze.

Kot kaže ime encima, ta reakcija vključuje prenos fosfatne skupine. Fosfatna skupina, vezana na 2 'ogljik fosfoenolpiruvata, se prenese v molekulo adenozin difosfata, ki proizvaja ATP.

Spet, ker obstajata dve molekuli fosfoenolpiruvata, tu dejansko nastanejo dve molekuli adenozin trifosfata ali ATP..

Funkcije glikolize

Proces glikolize je bistvenega pomena za vse žive organizme, saj predstavlja postopek, skozi katerega se generira celična energija.

Ta generacija energije daje prednost dihalnim procesom celic in tudi procesu fermentacije.

Glukoza, ki vstopa v telo s porabo sladkorjev, ima kompleksno sestavo.

Skozi glikolizo je mogoče to sestavo poenostaviti in jo pretvoriti v spojino, ki jo telo lahko izkoristi za proizvodnjo energije..

Skozi proces glikolize nastanejo štiri molekule ATP. Te molekule ATP so glavni način, po katerem organizem pridobiva energijo in daje prednost ustvarjanju novih celic; Zato je generacija teh molekul bistvena za organizem.

Nevronska zaščita

Študije so pokazale, da ima glikoliza pomembno vlogo pri obnašanju nevronov.

Raziskovalci z Univerze v Salamanci, Inštitut za nevroznanost Castilla y León in Univerzitetna bolnišnica v Salamanci so ugotovili, da povečanje glikolize v nevronih pomeni hitrejšo smrt teh.

To je posledica nevronov, ki trpijo zaradi tega, kar so imenovali oksidativni stres. Nato je nižja glikoliza, večja je antioksidativna moč na nevronih in večja je možnost preživetja.

Posledice tega odkritja lahko pozitivno vplivajo na študije bolezni, za katere je značilna nevronska degeneracija, kot sta Alzheimerjeva ali Parkinsonova bolezen..

Reference

  1. "Kaj je piruvat?" Pridobljeno 11. septembra 2017 iz Vodiča za preseljevanje: guiametabolica.org
  2. "Glukoliza" v National Cancer Institute. Pridobljeno 11. septembra 2017 iz Nacionalnega inštituta za raka: cancer.gov
  3. Pichel, J. "Našel je mehanizem, ki nadzoruje glikolizo in oksidativni stres v nevronih" (11. junij 2009) v Ibero-ameriški agenciji za razširjanje znanosti in tehnologije. Pridobljeno 11. septembra 2017 od Ibero-ameriške agencije za razširjanje znanosti in tehnologije: dicyt.com
  4. "Glukoliza" v Khan Akademiji. Pridobljeno 11. septembra 2017 iz Akademije Khan: en.khanacademy.org
  5. González, A. in Raisman, J. "Glukoliza: cikel citosola" (31. avgust 2005) v hipertekstih območja biologije. Pridobljeno 11. septembra 2017 iz Hypertexts in the Biology Area: biologia.edu.ar
  6. Smith, J. "Kaj je glikoliza" (31. maj 2017) v News Medical. Pridobljeno 11. septembra 2017 iz News Medical: news-medical.net
  7. Bailey, L. "10 korakov glikolize" (8. junij 2017) v Thoughcu. Vzpostavljeno 11. septembra 2017 iz podjetja Thoughco: thoughtco.com
  8. Berg, J., Tymoczko, J. in Stryer, L. "Biokemija. 5. izdaja. " V Nacionalnem centru za biotehnološke informacije. Pridobljeno 11. septembra 2017 iz Nacionalnega centra za biotehnološke informacije: ncbi.nlm.nih.gov
  9. "Glicerol-3-fosfat dehidrogenaza" v Clínica Universidad de Navarra. Pridobljeno 11. septembra 2017 iz Clínice Universidad de Navarra: cun.es
  10. "Koraki celičnega dihanja" na Akademiji Khan. Pridobljeno 11. septembra 2017 iz Akademije Khan: en.khanacademy.org.