Anaerobinės glikolizės reakcijos ir fermentacijos keliai



The anaerobinė glikolizė arba anaerobinis yra katabolinis kelias, kurį daugeliui ląstelių naudoja gliukozės skaidymui, jei nėra deguonies. Tai reiškia, kad gliukozė nėra visiškai oksiduojama į anglies dioksidą ir vandenį, kaip tai yra aerobinio glikolizės atveju, tačiau fermentaciniai produktai susidaro.

Jis vadinamas anaerobiniu glikoliziu, nes jis vyksta be deguonies, kuris kitais atvejais veikia kaip galutinis elektronų priėmėjas mitochondrijų transporto grandinėje, kur dideli energijos kiekiai gaminami iš glikolitinių produktų apdorojimo..

Priklausomai nuo organizmo, anaerobiozės ar deguonies nebuvimo rezultatas bus pieno rūgšties (pvz., Raumenų ląstelių) arba etanolio (mielių) gamyba iš piruvato, susidarančio gliukozės katabolizmo būdu..

Dėl šios priežasties energijos efektyvumas smarkiai sumažėja, nes tik du moliai ATP yra pagaminti vienam perdirbtam gliukozės moliui, palyginti su 8 moliais, kuriuos galima gauti aerobinio glikolizės metu (tik glikolitinėje fazėje).

ATP molekulių skaičiaus skirtumas yra susijęs su NADH reoksidacija, kuri nesukuria papildomų ATP, priešingai nei vyksta aerobiniame glikolizėje, kad kiekvienai NADH gaunamos 3 ATP molekulės..

Indeksas

  • 1 Reakcijos
  • 2 Fermentaciniai keliai
    • 2.1 Pieno rūgšties gamyba
    • 2.2 Etanolio gamyba
  • 3 Aerobinis fermentavimas
  • 4 Glikolizė ir vėžys
  • 5 Nuorodos

Reakcijos

Anaerobinė glikolizė visai toli nuo aerobinio glikolizės, nes terminas „anaerobinis“ labiau susijęs su tuo, kas vyksta po glikolitinio maršruto, ty produktų ir reakcijos tarpininkų likimo..

Taigi anaerobinio glikolizės reakcijose dalyvauja dešimt skirtingų fermentų:

1-heksokinazė (HK): naudoja vieną ATP molekulę kiekvienai gliukozės molekulei. Jis gamina 6-fosfatą (G6P) ir ADP. Reakcija yra negrįžtama ir reikalauja magnio jonų.

 2-fosfogliukozės izomerazė (SGN): izomerizuoja G6P fruktozės 6-fosfatu (F6P).

 3-Fosfofructoquinasa (PFK): fosforilina F6P į 1,6-bisfosfatą (F1.6-BP), naudojant vieną ATP molekulę kiekvienai F6P, ši reakcija taip pat yra negrįžtama.

 4-Aldolazė: išskiria F1.6-BP molekulę ir gamina gliceraldehido 3-fosfatą (GAP) ir dihidroksacetono fosfatą (DHAP).

 5-triozės fosfato izomerazė (TIM): dalyvauja DHAP ir GAP konversijoje.

 6-gliceraldehido 3-fosfato dehidrogenazė (GAPDH): naudoja dvi NAD molekules+ ir 2 neorganinio fosfato (Pi) molekulės, norinčios fosforilinti GAP, duoda 1,3-bifosfogliceratą (1,3-BPG) ir 2 NADH.

 7-fosfoglicerato kinazė (PGK): du ATP molekules sukuria fosforilinant dviejų ADP molekulių substrato lygmenyje. Jis naudoja kiekvieną 1,3-BPG molekulę kaip fosfato grupės donorą. Gamina 2 3-fosfoglicerato molekules (3PG).

 8-fosfoglicerato mutazė (PGM): pertvarkykite 3PG molekulę, kad gautų tarpinę su didesne energija, 2PG.

 9-enolazė: iš 2PG gamina fosfenolpiruvatą (PEP), dehidratuojant pirmąjį.

10-piruvato kinazė (PYK): šis fermentas naudoja fosfoenolpiruvatą piruvato susidarymui. Reakcija apima fosfato grupės perkėlimą į 2-ą fosfololpiruvato padėtį į ADP molekulę. Kiekvienai gliukozei gaminami 2 piruvatai ir 2 ATP.

Fermentaciniai keliai

Fermentacija yra terminas, vartojamas nurodant, kad gliukozė ar kitos maistinės medžiagos yra degraduojamos be deguonies, siekiant gauti energijos..

Nesant deguonies, elektronų transportavimo grandinėje nėra galutinio akceptoriaus, todėl oksidacinis fosforilinimas, kuris duoda didelį energijos kiekį ATP forma, nėra. NADH nėra reoksiduojamas per mitochondrijų maršrutą, bet per alternatyvius kelius, kurie nesukuria ATP.

Be pakankamai NAD+ glikolitinis kelias sustoja, nes fosfato perkėlimas į GAP reikalauja šio kofaktoriaus mažinimo..

Kai kuriose ląstelėse yra alternatyvių mechanizmų anaerobiozės periodams įveikti, ir paprastai šie mechanizmai apima tam tikrą fermentacijos tipą. Priešingai, kitos ląstelės beveik išimtinai priklauso nuo fermentacinių procesų jų pragyvenimui.

Daugelio organizmų fermentacinių takų produktai yra ekonomiškai svarbūs žmogui; pavyzdžiai yra kai kurių mielių etanolio gamyba anaerobioze ir pieno rūgšties susidarymas, naudojant lakto bakterijas, naudojamas jogurto gamybai..

Pieno rūgšties gamyba

Daugelis ląstelių tipų be deguonies gamina pieno rūgštį dėl reakcijos, katalizuojamos laktato dehidrogenazės komplekso, kuris naudoja piruvato ir NADH angliavandenilius, susidariusius GAPDH reakcijoje..

Etanolio gamyba

Piruvatas paverčiamas acetaldehidu ir CO2 piruvato dekarboksilaze. Tada acetaldehidą vartoja alkoholio dehidrogenazė, kuri ją sumažina gamindama etanolį ir regeneruodama NAD molekulę+ už kiekvieną tokiu būdu įvedamą piruvato molekulę.

Aerobinis fermentavimas

Anaerobinio glikolizės pagrindinis požymis yra tai, kad galutiniai produktai neatitinka CO2 ir vandens, kaip aerobinio glikolizės atveju. Vietoj to susidaro tipiniai fermentacijos reakcijos produktai.

Kai kurie autoriai aprašė tam tikrų organizmų „aerobinio fermentavimo“ arba aerobinio gliukozės glikolizės procesą, įskaitant kai kuriuos Trypanosomatidae šeimos ir daugelio vėžio auglių ląstelių parazitus..

Šiuose organizmuose buvo įrodyta, kad net ir esant deguoniui, glikolitinio kelio produktai atitinka fermentacinių maršrutų produktus, todėl manoma, kad vyksta „dalinis“ gliukozės oksidavimas, nes ne visa energija išgaunama galima anglies.

Nors gliukozės "aerobinis fermentavimas" nereiškia visiško kvėpavimo aktyvumo nebuvimo, nes tai nėra visiškai ar nieko procesas. Tačiau literatūroje nurodoma tokių produktų kaip piruvatas, laktatas, sukcinatas, malatas ir kitos organinės rūgštys išskyrimas.

Glikolizė ir vėžys

Daugelis vėžio ląstelių rodo gliukozės įsisavinimo ir glikolitinio srauto padidėjimą.

Vėžiu sergančių pacientų navikai sparčiai auga, todėl kraujagyslės yra hipoksijos. Taigi šių ląstelių energijos papildas daugiausia priklauso nuo anaerobinės glikolizės.

Tačiau šį reiškinį skatina hipoksijos sukeltas transkripcijos faktorius (HIF), kuris padidina glikolitinių fermentų ir gliukozės transporterių ekspresiją membranoje per sudėtingus mechanizmus.

Nuorodos

  1. Akram, M. (2013). Mini glikolizės ir vėžio apžvalga. J. Canc. Švietimas., 28, 454-457.
  2. Bustamante, E., ir Pedersen, P. (1977). Žiurkių hepatomos ląstelių aukšta aerobinė glikolizė kultūroje: mitochondrijų heksokinazės vaidmuo. Proc. Natl. Acad. Sci., 74(9), 3735-3739.
  3. Cazzulo, J. J. (1992). Aerozinis gliukozės fermentavimas trypanosomatidais. FASEB leidinys, 6, 3153-3161.
  4. Jones, W. & Bianchi, K. (2015). Aerobinis glikolizė. Imunologijos sienos, 6, 1-5.
  5. Li, X., Gu, J. & Zhou, Q. (2015). Aerobinio glikolizės ir jos pagrindinių fermentų apžvalga - nauji plaučių vėžio gydymo tikslai. Krūtinės vėžys, 6, 17-24.
  6. Maris, A.J.A. Van, Abbott, Æ. D. A., Bellissimi, Æ. E., Brink, J. Van Den, Kuyper, Æ. M., Luttik, Æ. M. A. H., Pronk, J. T. (2006). Alkoholinis anglies šaltinių fermentavimas biomasės hidrolizatuose pagal Saccharomyces cerevisiae: dabartinė būklė. Antonie van Leeuwenhoek, 90, 391-418.
  7. Nelsonas, D. L., ir Cox, M. M. (2009). Lehningerio biochemijos principai. Omega leidiniai (5-asis red.).