Aerobās glikolīzes reakcijas un glikolītisko starpnieku liktenis



The aerobā glikolīze tā ir definēta kā glikozes pārpalikuma izmantošana, ko neapstrādā oksidatīvā fosforilācija, veidojot "fermentatīvus" produktus pat augstās skābekļa koncentrācijas apstākļos un neskatoties uz energoefektivitātes samazināšanos..

To parasti konstatē audos ar augstu proliferācijas līmeni, kuru glikozes un skābekļa patēriņš ir augsts. To piemēri ir vēža audzēju šūnas, dažas zīdītāju asins parazītiskās šūnas un pat zīdītāju dažu smadzeņu daļu šūnas..

Enerģija, ko iegūst ar glikozes katabolismu, saglabājas ATP un NADH formā, ko izmanto lejup pa dažādiem vielmaiņas ceļiem..

Aerobās glikolīzes laikā piruvāts ir vērsts uz Krebsa ciklu un elektronu transportēšanas ķēdi, bet to apstrādā arī fermentācijas ceļā NAD + reģenerācijai bez papildu ATP ražošanas, kas beidzas ar laktāta veidošanos..

Aerobā vai anaerobā glikolīze notiek galvenokārt citozolā, izņemot tādus organismus kā trypanosomatids, kuriem piemīt specializētas glikolītiskās organellas, ko sauc par glikozomām..

Glikolīze ir viens no pazīstamākajiem vielmaiņas ceļiem. To pilnībā izstrādāja 1930. gados Gustavs Embdens un Otto Meyerhofs, kas pētīja ceļu skeleta muskuļu šūnās. Tomēr aerobā glikolīze ir pazīstama kā Warburg efekts kopš 1924. gada.

Indekss

  • 1 Reakcijas
    • 1.1 Enerģijas investīciju posms
    • 1.2 Enerģijas reģenerācijas fāze
  • 2 Glikolītisko starpnieku galamērķis
  • 3 Atsauces

Reakcijas

Glikozes aerobiskais katabolisms notiek desmit posmos, kas katalizēti fermentēti. Daudzi autori uzskata, ka šie pasākumi ir sadalīti enerģētikas investīciju fāzē, kuras mērķis ir palielināt brīvās enerģijas saturu starpniekos, bet otru - aizvietošanu un enerģijas ieguvumu ATP formā..

Enerģijas investīciju posms

1-Glikozes fosforilēšana ar glikozes 6-fosfātu, ko katalizē heksokināze (HK). Šajā reakcijā viena ATP molekula, kas darbojas kā fosfātu grupas donors, tiek invertēta katrai glikozes molekulai. Tas dod 6-fosfātu (G6P) un ADP, un reakcija ir neatgriezeniska.

Šim enzīmam ir nepieciešama pilnīgas Mg-ATP2- veidošanās tās darbībai, tāpēc tā ir pelnījusi magnija jonus..

2-G6P izomerizācija ar 6-fosfātu (F6P). Tas neietver enerģijas izdevumus un ir atgriezeniska reakcija, ko katalizē fosfoglikozes izomerāze (AĢIN)..

3-F6P fosforilēšana uz fruktozes 1,6-bisfosfātu, ko katalizē fosfofruktokināze-1 (PFK-1). ATP molekulu izmanto kā fosfātu grupas donoru, un reakcijas produkti ir F1.6-BP un ​​ADP. Pateicoties tās ΔG vērtībai, šī reakcija ir neatgriezeniska (tāpat kā 1. reakcija).

4 - F1.6-BP katalītiskais sadalījums dihidroksiacetona fosfātā (DHAP), ketozē un gliceraldehīda 3-fosfātā (GAP), aldozē. Aldolāzes enzīms ir atbildīgs par šo atgriezenisko aldola kondensāciju.

5-triozes fosfāta izomerāze (TIM) ir atbildīga par triozes fosfāta - DHAP un GAP - konverģenci bez papildu enerģijas ievadīšanas..

Enerģijas reģenerācijas fāze

1-GAP oksidē 3-fosfāta dehidrogenāzes (GAPDH) gliceraldehīda, kas katalizē fosfātu grupas pārnešanu uz GAP, veidojot 1,3-bifosoglicerātu. Šajā reakcijā divas glikozes molekulas samazina divas NAD + molekulas, un tiek izmantotas divas neorganiskas fosfāta molekulas.

Katra NADH izdalās caur elektronu transportēšanas ķēdi, un 6 ATP molekulas tiek sintezētas ar oksidatīvo fosforilāciju..

2-fosfoglicerāta kināze (PGK) pārnes fosforilgrupu no 1,3-bifosoglicerāta uz ADP, veidojot divas ATP molekulas un divas no 3-fosfoglicerāta (3PG). Šis process ir pazīstams kā fosforilēšana substrāta līmenī.

Abas ATP reakcijas laikā patērētās ATP molekulas tiek aizstātas ar PGK šajā maršruta posmā.

3-3PG pārvēršas par 2PG ar fosfoglicerāta mutāzi (PGM), kas katalizē fosforilgrupas pārvietošanos starp glicerāta oglekļa 3 un 2 divām pakāpēm un atgriezeniski. Šim fermentam ir nepieciešama arī magnija jonu izmantošana.

4-A dehidratācijas reakcija, ko katalizē enolāze, pārvērš 2PG uz fosfololpiruvātu (PEP) reakcijā, kas neprasa enerģijas inversiju, bet kas ģenerē savienojumu ar lielāku enerģijas potenciālu fosfātu grupas tālākai nodošanai.

5-Visbeidzot, piruvāta kināze (PYK) katalizē fosforilgrupas pārnešanu PEP uz ADP molekulu, vienlaikus radot piruvātu. Glikozes molekulai tiek izmantotas divas ADP molekulas un tiek veidotas 2 ATP molekulas. PYK izmanto kālija un magnija jonus.

Tādējādi glikolīzes kopējā enerģijas ieguve ir 2 ATP molekulas katrai glikozes molekulai, kas nonāk maršrutā. Aerobos apstākļos glikozes pilnīga sadalīšanās nozīmē, ka tiek iegūtas 30 un 32 ATP molekulas.

Glikolītisko starpnieku galamērķis

Pēc glikolīzes piruvāts tiek pakļauts dekarboksilēšanai, ražojot CO2 un acetilgrupu nododot acetilkoenzīma A, kas arī oksidējas uz CO2 Krebsa ciklā..

Šajā oksidācijas laikā izdalītie elektroni tiek transportēti uz skābekli caur mitohondriju elpošanas ķēdes reakcijām, kas galu galā veicina ATP sintēzi šajā organellā..

Aerobās glikolīzes laikā saražotā piruvāta pārpalikums tiek apstrādāts ar fermenta laktāta dehidrogenāzi, kas veido laktātu un atjauno daļu NAD + patērēto soli glikolīzes laikā, bet bez jaunu ATP molekulu veidošanās.

Turklāt piruvātu var izmantot anaboliskajos procesos, kas izraisa, piemēram, aminoskābes alanīna veidošanos, vai arī var darboties kā skelets taukskābju sintēzei..

Līdzīgi kā piruvāts, glikolīzes gala produkts, daudzi reakcijas starpprodukti pilda citas funkcijas šūnu kataboliskajos vai anaboliskos ceļos..

Tāda ir glikozes 6-fosfāta un pentozes fosfāta ceļa gadījums, kur iegūst nukleīnskābēs esošo ribosomu starpproduktus..

Atsauces

  1. Akram, M. (2013). Mini recenzija par glikolīzi un vēzi. J. Canc. Izgl., 28, 454-457.
  2. Esen, E., & Long, F. (2014). Aerobā glikolīze Osteoblastos. Curr Osteoporos Rep, 12, 433-438.
  3. Haanstra, J.R., González-Marcano, E.B., Gualdrón-López, M., un Michels, P.M. (2016). Biogenēze, glikozomu uzturēšana un dinamika trypanosomatīdu parazītos. Biochimica et Biophysica Acta - molekulārā šūnu pētījumi, 1863(5), 1038-1048.
  4. Jones, W. & Bianchi, K. (2015). Aerobā glikolīze: ārpus izplatīšanas. Imunoloģijas robežas, 6, 1-5.
  5. Kawai, S., Mukai, T., Mori, S., Mikami, B., un Murata, K. (2005). Hipotēze: glikozes kināzes struktūras, evolūcija un senču heksokināzes ģimenē. Bioscience un bioinženierijas žurnāls, 99(4), 320-330.
  6. Nelsons, D. L., un Cokss, M. M. (2009). Lehningera bioķīmijas principi. Omega izdevumi (5. izdevums).