Aerobinės glikolizės reakcijos ir glikolitinių tarpininkų likimas



The aerobinis glikolizė tai apibrėžiama kaip gliukozės perteklio, kuris nėra apdorojamas oksidaciniu fosforilinimu, panaudojimas "fermentacinių" produktų susidarymui net esant didelėms deguonies koncentracijoms ir nepaisant energijos vartojimo efektyvumo sumažėjimo..

Paprastai jis randamas audiniuose, kuriuose yra daug proliferacinių rodiklių, kurių gliukozės ir deguonies suvartojimas yra didelis. Tai yra vėžinių navikų ląstelės, kai kurios žinduolių kraujo parazitinės ląstelės ir net kai kurių žinduolių smegenų ląstelių ląstelės..

Gliukozės katabolizmu išgaunama energija yra konservuota ATP ir NADH pavidalu, kurie naudojami pasroviui įvairiuose metaboliniuose keliuose.

Aerobinio glikolizės metu piruvatas yra nukreiptas į Krebso ciklą ir elektronų transportavimo grandinę, tačiau jis taip pat yra apdorojamas fermentacijos būdu NAD + regeneravimui be papildomos ATP gamybos, kuri baigiasi laktato susidarymu..

Aerobinė arba anaerobinė glikolizė vyksta daugiausia citozolyje, išskyrus tokius organizmus kaip trypanosomatidai, kuriuose yra specializuotų glikolitinių organelių, vadinamų glikozomomis..

Glikolizė yra vienas iš geriausiai žinomų medžiagų apykaitos būdų. Tai visiškai suformulavo 1930 m. Gustav Embden ir Otto Meyerhof, kurie tyrinėjo skeleto raumenų ląstelių kelią. Tačiau aerobinis glikolizė yra žinoma kaip Warburgo efektas nuo 1924 m.

Indeksas

  • 1 Reakcijos
    • 1.1 Energijos investicijų etapas
    • 1.2 Energijos regeneravimo etapas
  • 2 Glikolitinių tarpininkų paskirties vieta
  • 3 Nuorodos

Reakcijos

Gliukozės aerobinis katabolizmas vyksta dešimt etapų, katalizuotų fermentiškai. Daugelis autorių mano, kad šie žingsniai yra suskirstyti į energijos investicijų etapą, kuriuo siekiama didinti laisvos energijos kiekį tarpininkuose, o kitą - pakeisti ir energiją gauti ATP forma..

Energijos investicijų etapas

1-gliukozės fosforilinimas į gliukozės 6-fosfatą, katalizuotą heksokinazės (HK). Šioje reakcijoje viena ATP molekulė, kuri veikia kaip fosfato grupės donoras, yra apversta kiekvienai gliukozės molekulei. Jis duoda 6-fosfatą (G6P) ir ADP, ir reakcija yra negrįžtama.

Norint, kad fermentas veiktų, fermentas būtinai turi sudaryti visą Mg-ATP2-, todėl nusipelno magnio jonų.

2-G6P izomerizacija su 6-fosfatu (F6P). Tai neapima energijos išlaidų ir yra grįžtama reakcija, kurią katalizuoja fosfogliukozės izomerazė (SGN)..

3-F6P fosforilinimas į fruktozę 1,6-bisfosfatą, katalizuotą fosfofrukokinazės-1 (PFK-1). Kaip fosfato grupės donorą naudojama ATP molekulė ir reakcijos produktai yra F1.6-BP ir ADP. Dėl savo ΔG vertės ši reakcija yra negrįžtama (kaip ir reakcija 1).

4-katalizinis F1.6-BP skaidymas dihidroksiacetono fosfate (DHAP), ketose ir gliceraldehido 3-fosfate (GAP), aldozėje. Aldolazės fermentas yra atsakingas už šį grįžtamąjį aldolio kondensavimą.

5-triozės fosfato izomerazė (TIM) yra atsakinga už triosfosfato: DHAP ir GAP konversiją be papildomos energijos sąnaudos.

Energijos regeneravimo etapas

1-GAP oksiduojamas gliceraldehido 3-fosfato dehidrogenaze (GAPDH), kuris katalizuoja fosfato grupės pernešimą į GAP, kad susidarytų 1,3-bifosfogliceratas. Šioje reakcijoje dvi gliukozės molekulės yra sumažintos dvi NAD + molekulės ir naudojamos dvi neorganinės fosfato molekulės.

Kiekviena pagaminta NADH eina per elektronų transportavimo grandinę ir 6 ATP molekulės sintezuojamos oksidaciniu fosforilinimu.

2-fosfoglicerato kinazė (PGK) persiunčia fosforilo grupę iš 1,3-bifosfoglicerato į ADP, sudarydama dvi ATP molekules ir dvi iš 3-fosfoglicerato (3PG). Šis procesas yra žinomas kaip fosforilinimas substrato lygiu.

Dviejose ATP reakcijose suvartotos ATP molekulės PGK pakeičiamos šiame maršruto etape.

3-3PG konvertuojama į 2PG fosfoglicerato mutase (PGM), kuri katalizuoja fosforilo grupės perkėlimą tarp glicerato 3 ir 2 anglies dviem etapais ir grįžtamai. Šiam fermentui reikalingas ir magnio jonas.

4-A dehidratacijos reakcija, katalizuojama enolazės, konvertuoja 2PG į fosfoenolpiruvatą (PEP) reakcijoje, kuriai nereikia energijos inversijos, bet generuoja junginį, turintį didesnį energijos potencialą fosfato grupės perdavimui vėliau.

5-Galiausiai piruvato kinazė (PYK) katalizuoja fosforilo grupės perkėlimą į PEP į ADP molekulę, kartu gaminant piruvatą. Du gliukozės molekulės yra naudojamos dviem ADP molekulėms ir sukuriamos 2 ATP molekulės. PYK naudoja kalio ir magnio jonus.

Taigi, bendroji glikolizės energija yra 2 ATP molekulės kiekvienai gliukozės molekulei, kuri patenka į maršrutą. Aerobinėmis sąlygomis visiškas gliukozės degradavimas reiškia, kad gaunama nuo 30 iki 32 ATP molekulių.

Glikolitinių tarpininkų paskirties vieta

Po glikolizės piruvatas yra dekarboksilinamas, gaminamas CO2 ir acetilo grupė perduodama acetilo koenzimui A, kuris taip pat oksiduojamas į CO2 Krebso cikle.

Per šį oksidaciją išsiskiriantys elektronai pernešami į deguonį per mitochondrijų kvėpavimo grandinės reakcijas, kurios galiausiai skatina ATP sintezę šiame organelyje..

Aerobinio glikolizės metu susidariusio piruvato perteklius yra apdorojamas fermento laktato dehidrogenazės, kuri sudaro laktatą ir regeneruoja dalį NAD + suvartojamo kiekio, glikolizėje, tačiau be naujų ATP molekulių susidarymo.

Be to, piruvatas gali būti naudojamas anaboliniuose procesuose, dėl kurių susidaro, pavyzdžiui, amino rūgšties alaninas, arba jis taip pat gali veikti kaip riebalų rūgščių sintezė..

Kaip ir piruvatas, galutinis glikolizės produktas, daugelis reakcijos tarpinių produktų atlieka kitas funkcijas, skirtas katabolinėms arba anabolinėms ląstelėms..

Toks yra gliukozės 6-fosfato ir pentozės fosfato kelio atvejis, kai gaunami nukleozinės rūgščių ribosomų tarpiniai produktai..

Nuorodos

  1. Akram, M. (2013). Mini glikolizės ir vėžio apžvalga. J. Canc. Švietimas., 28, 454-457.
  2. Esenas, E., ir Longas, F. (2014). Aerobinis glikolizė osteoblastuose. Curr Osteoporos Rep, 12, 433-438.
  3. Haanstra, J.R., González-Marcano, E.B., Gualdrón-López, M., ir Michels, P.M. (2016). Biogenezė, glikozomų palaikymas ir dinamika trypanosomatidų parazituose. Biochimica et Biophysica Acta - molekulinių ląstelių tyrimai, 1863 m(5), 1038-1048.
  4. Jones, W. & Bianchi, K. (2015). Aerobinis glikolizė. Imunologijos sienos, 6, 1-5.
  5. Kawai, S., Mukai, T., Mori, S., Mikami, B. ir Murata, K. (2005). Hipotezė: gliukozės kinazių struktūros, evoliucija ir protėviai heksokinazės šeimoje. Biologijos ir bioinžinerijos žurnalas, 99(4), 320-330.
  6. Nelsonas, D. L., ir Cox, M. M. (2009). Lehningerio biochemijos principai. Omega leidiniai (5-asis red.).