Glikolizės fazės ir funkcijos

The glikolizė arba glikolizė yra procesas, kurio metu gliukozės molekulė suskirstoma į dvi piruvato molekules. Energija gaminama per glikolizę, kurią organizmas naudoja skirtinguose ląstelių procesuose.

Glikolizė taip pat žinoma kaip Embden-Meyerhof ciklas Gustav Embden ir Otto Fritz Meyerhof garbei, kurie buvo šios procedūros atradėjai..

Glikolizė generuojama ląstelėse, konkrečiai citoplazmoje esančiame citozolyje. Tai yra labiausiai paplitusi procedūra visose gyvose būtybėse, nes ji sukuriama visų tipų ląstelėse, tiek eukariotinėse, tiek prokariotinėse..

Tai reiškia, kad gyvūnai, augalai, bakterijos, grybai, dumbliai ir netgi pirmuonys yra jautrūs glikolizės procesui..

Pagrindinis glikolizės tikslas yra gaminti energiją, kuri vėliau naudojama kituose ląstelių procesuose.

Glikolizė atitinka pradinį žingsnį, nuo kurio susidaro ląstelių arba aerobinio kvėpavimo procesas, kuriame reikia deguonies..

Aplinkų, kuriose trūksta deguonies, atveju glikolizė taip pat yra svarbi, nes ji prisideda prie fermentacijos proceso.

Indeksas

• 1 Glikolizės fazės
  • 1.1 Energijos poreikio etapas
  • 1.2 Energijos išleidimo fazė
• 2 Glikolizės funkcijos
  • 2.1 Neuro apsauga
• 3 Nuorodos

Glikolizės fazės

Glikolizė susidaro po dešimties fazių. Šiuos dešimt etapų galima paaiškinti supaprastintu būdu, nustatant dvi pagrindines kategorijas: pirma, kurioje yra energijos poreikis; ir antrasis, kuriame gaminama arba išleidžiama daugiau energijos.

Energijos poreikio etapas

Jis prasideda nuo gliukozės molekulės, gautos iš cukraus, turinčios gliukozės molekulę ir fruktozės molekulę.

Kai gliukozės molekulė yra atskirta, ji sujungiama su dviem fosfato grupėmis, dar vadinamomis fosforo rūgštimis.

Šios fosforo rūgštys kilusios iš adenozino trifosfato (ATP) - elemento, kuris laikomas vienu iš pagrindinių energijos šaltinių, reikalingų skirtingoms ląstelių veiklai ir funkcijoms..

Įjungus šias fosfatų grupes, gliukozės molekulė yra pakeista ir priima kitą pavadinimą: fruktozė-1,6-bisfosfatas.

Fosforo rūgštys sukelia nestabilią situaciją šioje naujoje molekulėje, dėl to ji yra padalinta į dvi dalis..

Todėl atsiranda du skirtingi cukrūs, kurių kiekviena pasižymi fosfatizuotomis savybėmis ir trimis angliavandeniliais.

Nors šie du cukrūs yra tokie patys, jie turi savybių, dėl kurių jie skiriasi.

Pirmasis yra vadinamas gliceraldehido-3-fosfatu, ir yra tas, kuris bus tiesiai į kitą glikolizės proceso etapą.

Antrasis sukurtas trijų anglies fosfatų cukrus vadinamas dihidroksacetono fosfatu, žinomu akronimu DHAP. Jis taip pat dalyvauja sekančiuose glikolizės etapuose po to, kai jis tampa tuo pačiu pirmuoju cukrumi, gautu iš proceso: gliceraldehido-3-fosfatas.

Šis dihidroksiacetono fosfato transformavimas į gliceraldehid-3-fosfatą susidaro per fermentą, kuris yra ląstelių citozolyje ir vadinamas glicerol-3-fosfato dehidrogenaze. Šis konversijos procesas vadinamas „glicerolio fosfato pervežimu“..

Tada apskritai galima teigti, kad pirmasis glikolizės etapas yra pagrįstas gliukozės molekulės modifikacija dviejose triozės fosfato molekulėse. Tai yra etapas, kuriame oksidacija nevyksta.

Minėtas žingsnis susideda iš penkių pakopų, vadinamų reakcijomis, ir kiekvienas iš jų yra katalizuojamas savo specifiniu fermentu. 5 parengiamojo etapo etapai arba energijos poreikis yra šie:

Pirmasis žingsnis

Pirmasis glikolizės žingsnis yra gliukozės konversija į gliukozės-6-fosfatą. Šią reakciją katalizuojantis fermentas yra heksokinazė. Čia gliukozės žiedas yra fosforilintas.

Fosforilinimas susideda iš fosfato grupės pridėjimo prie ATP gautos molekulės. Todėl šiuo glikolizės momentu buvo suvartota 1 ATP molekulė.

Reakcija vyksta naudojant fermentą heksokinazę, fermentą, kuris katalizuoja daugelio šešių elementų žiedo tipo gliukozės struktūrų fosforilinimą.

Atominis magnis (Mg) taip pat įsikiša, kad padėtų apsaugoti neigiamus fosfatų grupių krūvius ATP molekulėje.

Šio fosforilinimo rezultatas yra molekulė, vadinama gliukozės-6-fosfatu (G6P), vadinama, nes gliukozės anglis 6 įgyja fosfato grupę.

Antrasis žingsnis

Antrasis glikolizės etapas apima gliukozės-6-fosfato transformaciją į fruktozę-6-fosfatą (F6P). Ši reakcija vyksta naudojant fermento fosfogliukozės izomerazę.

Kaip rodo fermento pavadinimas, ši reakcija sukelia izomerizacijos efektą.

Reakcija apima anglies ir deguonies jungties transformaciją, kad šešių narių žiedas būtų modifikuotas penkių narių žiede.

Reorganizavimas vyksta tada, kai šešių narių žiedas atidaromas ir uždaromas taip, kad pirmoji anglis tampa žiedo išorė..

Trečias žingsnis

Trečiame glikolizės etape fruktozė-6-fosfatas paverčiamas fruktozės-1,6-bifosfatu (FBP)..

Panašiai kaip ir reakcija, kuri vyksta pirmame glikolizės etape, antroji ATP molekulė suteikia fosfatų grupę, kuri pridedama prie fruktozės-6-fosfato molekulės..

Fermentas, katalizuojantis šią reakciją, yra fosfofrukokinazė. Kaip ir 1 pakopoje, dalyvauja magnio atomas, padedantis apsaugoti neigiamus krūvius.

Ketvirtas žingsnis

Aldolazės fermentas 1,6-bisfosfatą dalija į du cukrus, kurie yra vienas kito izomerai. Šie du cukrūs yra dihidroksiacetono fosfatas ir gliceraldehido trifosfatas.

Šiame etape naudojamas fermentas aldolazė, kuri katalizuoja fruktozės-1,6-bifosfato (FBP) skilimą, kad gautų dvi 3 anglies molekules. Viena iš šių molekulių yra gliceraldehido trifosfatas, o kitas - dihidroksacetono fosfatas..

Penktas žingsnis

Fermentas trifosfato izomerazė greitai persipina molekules dihidroksiacetono fosfatą ir gliceraldehido trifosfatą. Glikeraldehido fosfatas pašalinamas ir (arba) naudojamas kitame glikolizės etape.

Gliceraldehido trifosfatas yra vienintelė molekulė, kuri tęsia glikolitinį kelią. Dėl šios priežasties visos pagamintos dihidroksiacetono fosfato molekulės seka fermentą trifosfato izomerazę, kuri pertvarko dihidroksiacetono fosfatą gliceraldehido trifosfate, kad ji galėtų tęstis glikolizėje..

Šiame glikolitinio kelio taške yra dvi trijų anglies molekulių, tačiau gliukozė dar nėra visiškai paversta piruvatu.

Energijos išleidimo fazė

Dvi trys anglies cukraus molekulės, gautos iš pirmosios pakopos, dabar bus dar kartą transformuojamos. Toliau aprašytas procesas bus sukurtas du kartus kiekvienai cukraus molekulei.

Visų pirma, viena iš molekulių atsikratys dviejų elektronų ir dviejų protonų, ir dėl šio išsiskyrimo į cukraus molekulę bus pridėta dar viena fosfata. Gautas komponentas vadinamas 1,3-bifosfogliceratu.

Po to 1,3-bifosflikolatas atsikrato vienos iš fosfatų grupių, kurios galiausiai tampa ATP molekule..

Šiuo metu energija išleidžiama. Molekulė, kuri atsiranda dėl šio fosfato išsiskyrimo, vadinama 3-fosfogliceratu.

3-fosfogliceratas tampa dar vienu elementu, lygiu jam, tačiau tam tikroms molekulinės struktūros savybėms. Šis naujas elementas yra 2-fosfogliceratas.

Priešpaskutiniame glikolizės proceso etape 2-fosfogliceratas paverčiamas fosfololpiruvatu, nes prarandama vandens molekulė.

Galiausiai, fosfenoolpiruvatas atsikrato kitos fosfato grupės - procedūros, kuri taip pat apima ATP molekulės sukūrimą, taigi ir energijos išsiskyrimą..

Fosfatų neturintis fosfofololiruvatas proceso pabaigoje pasiekia piruvato molekulę.

Glikolizės pabaigoje sukuriamos dvi piruvato molekulės, keturios iš ATP ir dvi nikotinamido adenino dinukleotido vandenilio (NADH), pastarosios elementas, kuris taip pat skatina ATP molekulių kūrimą organizme..

Kaip matėme, antrąją glikolizės pusę įvyksta penkios likusios reakcijos. Šis etapas taip pat žinomas kaip oksidacinis.

Be to, kiekvienam etapui pasireiškia specifinis fermentas ir kiekvienos gliukozės molekulės reakcijos vyksta du kartus. 5 privalumai arba energijos išleidimo etapas yra šie:

Pirmasis žingsnis

Šiame etape įvyksta du pagrindiniai įvykiai, iš kurių vienas yra tas, kad gliceraldehido trifosfatas oksiduojamas koenzimo nikotinamido adenino dinukleotidu (NAD); kita vertus, molekulė yra fosforilinama pridedant laisvosios fosfato grupės.

Šią reakciją katalizuojantis fermentas yra gliceraldehido trifosfato dehidrogenazė.

Šis fermentas turi tinkamas struktūras ir saugo molekulę tokioje padėtyje, kad leis molekulei nikotinamido adenino dinukleotido išgauti vandenilį iš gliceraldehido trifosfato, paverčiant NAD į NAD dehidrogenazę (NADH).

Tuomet fosfatų grupė atakuoja gliceraldehido trifosfato molekulę ir išskiria jį iš fermento, kad gautų 1,3-bisfosflikratą, NADH ir vandenilio atomą.

Antrasis žingsnis

Šiuo etapu 1,3-bisfosflikratas paverčiamas fosfliklicerato kinazės trifosogliceratu..

Ši reakcija apima fosfato grupės praradimą iš pradinės medžiagos. Fosfatas perkeliamas į adenozino difosfato molekulę, gaminančią pirmąją ATP molekulę.

Kadangi iš tikrųjų yra dvi 1,3-bifosglicerato molekulės (nes glikolizės 1-ajame etape buvo du 3 angliavandenilių produktai), šiame etape iš tiesų sintezuojamos dvi ATP molekulės.

Naudojant šią ATP sintezę, pirmosios dvi naudojamos ATP molekulės yra atšauktos, o tai sukelia 0 ATP molekulių tinklą iki šio glikolizės etapo.

Vėlgi pastebima, kad magnio atomas yra susijęs su ATP molekulės fosfatų grupių neigiamų krūvių apsaugojimu.

Trečias žingsnis

Šis žingsnis apima paprastą fosfato grupės padėties 3-fosfoglicerato molekulėje, kuri ją paverčia 2 fosfogliceratu, pertvarkymą.

Šios reakcijos katalizėje dalyvaujanti molekulė vadinama fosfoglicerato mutase (PGM). Mutazė yra fermentas, kuris katalizuoja funkcinės grupės perdavimą iš vienos molekulės vietos į kitą.

Reakcijos mechanizmas tęsiasi, pirmą kartą pridedant papildomą fosfato grupę į 3-ojo fosfoglicerato 2 'padėtį. Tada fermentas pašalina fosfatą iš 3 'padėties, palieka tik 2' fosfatą ir taip duoda 2 fosfogliceratą. Tokiu būdu fermentas taip pat atkuriamas į pradinę fosforilintą būseną.

Ketvirtas žingsnis

Šis žingsnis apima 2 fosfoglicerato konversiją į fosfinolpiruvatą (PEP). Reakciją katalizuoja enolazės fermentas.

Enolazė veikia pašalindama vandens grupę arba dehidratuodama 2 fosfogliceratą. Fermento kišenės specifiškumas leidžia substratuose esančius elektronus pertvarkyti taip, kad likęs fosfato ryšys tampa labai nestabilus, taip paruošiant substratą kitai reakcijai..

Penktas žingsnis

Paskutinis glikolizės žingsnis konvertuoja fosfoenolpiruvatą piruvatu, naudojant fermentą piruvato kinazę.

Kaip rodo fermento pavadinimas, ši reakcija apima fosfato grupės perdavimą. Fosfato grupė, prijungta prie fosfofenolpiruvato 2 'anglies, perkeliama į adenozino difosfato molekulę, gaminant ATP..

Vėlgi, kadangi yra dvi fosfoenolpiruvato molekulės, čia faktiškai sukuriamos dvi adenozino trifosfato arba ATP molekulės..

Glikolizės funkcijos

Glikolizės procesas yra gyvybiškai svarbus visiems gyviems organizmams, nes jis yra procesas, per kurį generuojama ląstelinė energija.

Ši energijos gamyba skatina ląstelių kvėpavimo procesus ir fermentacijos procesą.

Gliukozė, patekusi į organizmą per cukrų, turi sudėtingą sudėtį.

Per glikolizę galima supaprastinti šią kompoziciją ir paversti jį junginiu, kurį organizmas gali naudoti energijos generavimui..

Per glikolizės procesą sukuriamos keturios ATP molekulės. Šios ATP molekulės yra pagrindinis būdas, kuriuo organizmas gauna energiją ir padeda kurti naujas ląsteles; Todėl šių molekulių generavimas yra būtinas organizmui.

Neuro apsauga

Tyrimai parodė, kad glikolizė vaidina svarbų vaidmenį neuronų elgsenoje.

Salamankos universiteto, Kastilijos ir Leono Neurologijos instituto ir Salamankos universitetinės ligoninės mokslininkai nustatė, kad glikolizės didėjimas neuronuose reiškia skubotą šių ligų mirtį..

Tai yra neuronų, kurie kenčia nuo oksidacinio streso, pasekmė. Tada, tuo mažesnė glikolizė, tuo didesnė antioksidacinė galia neuronams, ir kuo didesnė išgyvenimo galimybė.

Šio atradimo pasekmės gali turėti teigiamos įtakos ligų, pasižyminčių neuronų degeneracija, pavyzdžiui, Alzheimerio ar Parkinsono ligomis, tyrimams..

Nuorodos

1. „Kas yra piruvatas?“. Gauta 2017 m. Rugsėjo 11 d. Iš Metabolic Guide: guiametabolica.org
2. „Glucolysis“ Nacionaliniame vėžio institute. Gauta 2017 m. Rugsėjo 11 d. Iš Nacionalinio vėžio instituto: cancer.gov
3. Pichel, J. "Nustatė mechanizmą, kuris kontroliuoja glikolizę ir oksidacinį stresą neuronuose" (2009 m. Birželio 11 d.) Ibero-Amerikos mokslo ir technologijų sklaidos agentūroje. Gauta 2017 m. Rugsėjo 11 d. Iš Amerikos ir Amerikos mokslo ir technologijų platinimo agentūros: dicyt.com
4. "Glukolizė" Khan akademijoje. Gauta 2017 m. Rugsėjo 11 d. Iš Khan Academy: en.khanacademy.org
5. González, A. ir Raisman, J. "Glucolysis: cytosolio ciklas" (2005 m. Rugpjūčio 31 d.) Biologijos srities hipertextuose. Gauta 2017 m. Rugsėjo 11 d. Iš Biologijos srities „Hipertexts“: biologia.edu.ar
6. Smith, J. "Kas yra glikolizė" (2017 m. Gegužės 31 d.) „News Medical“. Gauta 2017 m. Rugsėjo 11 d. Iš Naujienos Medicina: news-medical.net
7. Bailey, L. "10 žingsnių glikolizės" (2017 m. Birželio 8 d.) Thoughco mieste. Gauta 2017 m. Rugsėjo 11 d. Iš Thoughco: thinkco.com
8. Berg, J., Tymoczko, J. ir Stryer, L. "Biochemistry. 5-asis leidimas. “ Nacionaliniame biotechnologijų informacijos centre. Gauta 2017 m. Rugsėjo 11 d. Iš Nacionalinės biotechnologijos informacijos centro: ncbi.nlm.nih.gov
9. „Glicerol-3-fosfato dehidrogenazė“ Clínica Universidad de Navarra. Gauta 2017 m. Rugsėjo 11 d. Iš Clínica Universidad de Navarra: cun.es
10. Khan akademijos „ląstelių kvėpavimo žingsniai“. Gauta 2017 m. Rugsėjo 11 d. Iš Khan Academy: en.khanacademy.org.