Glikolīzes fāzes un funkcijas

The glikolīze vai glikolīze ir process, kurā glikozes molekula tiek sadalīta divās piruvāta molekulās. Enerģija tiek ražota, izmantojot glikolīzi, ko organisms izmanto dažādos šūnu procesos.

Glikolīze ir pazīstama arī kā Embden-Meyerhof cikls Gustav Embden un Otto Fritz Meyerhof godam, kas bija šīs procedūras atklājēji..

Glikolīze tiek veidota šūnās, īpaši citoplazmā esošajā citozolā. Tā ir visizplatītākā procedūra visās dzīvajās būtnēs, jo tā tiek veidota visu veidu šūnās - gan eukariotiskajā, gan prokariotiskajā..

Tas nozīmē, ka dzīvnieki, augi, baktērijas, sēnītes, aļģes un pat vienšūņu organismi ir jutīgi pret glikolīzes procesu..

Glikolīzes galvenais mērķis ir ražot enerģiju, kas tiek izmantota citos ķermeņa šūnu procesos.

Glikolīze atbilst sākotnējam solim, no kura rodas šūnu vai aerobās elpošanas process, kurā ir nepieciešama skābekļa klātbūtne..

Gadījumos, kad videi trūkst skābekļa, glikolīze ir arī svarīga līdzdalība, jo tā veicina fermentācijas procesu.

Indekss

• 1 Glikolīzes fāzes
  • 1.1 Enerģijas prasību fāze
  • 1.2 Enerģijas izlaišanas fāze
• 2 Glikolīzes funkcijas
  • 2.1 Neironu aizsardzība
• 3 Atsauces

Glikolīzes fāzes

Glikolīze tiek veidota desmit fāžu rezultātā. Šos desmit posmus var izskaidrot vienkāršotā veidā, nosakot divas galvenās kategorijas: pirmo, kurā ir enerģijas prasība; un otrais, kurā tiek saražots vai izlaists vairāk enerģijas.

Enerģijas prasību fāze

Tas sākas ar glikozes molekulu, kas iegūta no cukura, kurā ir glikozes molekula un fruktozes molekula.

Kad glikozes molekula ir atdalīta, tā tiek savienota ar divām fosfātu grupām, ko sauc arī par fosforskābēm.

Šīs fosforskābes ir radušās no adenozīna trifosfāta (ATP), kas tiek uzskatīts par vienu no galvenajiem enerģijas avotiem, kas nepieciešami dažādās šūnu darbībās un funkcijās..

Iekļaujot šīs fosfātu grupas, glikozes molekula tiek modificēta un tiek pieņemts cits nosaukums: fruktoze-1,6-bisfosfāts.

Šajā jaunajā molekulā fosforskābes rada nestabilu situāciju, kā rezultātā tā ir sadalīta divās daļās..

Tā rezultātā rodas divi dažādi cukuri, katrs ar fosfatizētām īpašībām un ar trim oglēm.

Lai gan šiem diviem cukuriem ir vienādi pamati, tiem piemīt īpašības, kas padara tās atšķirīgas viena no otras.

Pirmo sauc par gliceraldehīda-3-fosfātu, un tā būs tieši glikolīzes procesa nākamā fāze..

Otrais saražotais trīs oglekļa fosfāta cukurs tiek saukts par dihidroksiacetona fosfātu, kas pazīstams ar akronīmu DHAP. Tā arī piedalās sekojošos glikolīzes posmos pēc tam, kad tā ir kļuvusi par pirmo procesa rezultātā radītā cukura sastāvdaļu: gliceraldehīda-3-fosfāts.

Šī dihidroksiacetona fosfāta transformācija uz gliceraldehīda-3-fosfātu tiek veidota ar fermentu, kas atrodas šūnu citozolā un ko sauc par glicerīna-3-fosfāta dehidrogenāzi. Šis pārveides process ir pazīstams kā "glicerīna fosfāta shuttle"..

Tad vispārīgi var teikt, ka glikolīzes pirmā fāze balstās uz glikozes molekulas modifikāciju divās triozes fosfāta molekulās. Tas ir posms, kurā oksidācija nenotiek.

Minētais solis sastāv no pieciem posmiem, ko sauc par reakcijām, un katrs no tiem ir katalizēts ar savu specifisko fermentu. Sagatavošanas posma vai enerģijas prasības pieci posmi ir šādi:

Pirmais solis

Pirmais glikolīzes solis ir glikozes pārvēršana glikozes-6-fosfātā. Enzīmu, kas katalizē šo reakciju, ir heksokināze. Šeit glikozes gredzens ir fosforilēts.

Fosforilēšana ir fosfātu grupas pievienošana molekulai, kas iegūta no ATP. Rezultātā šajā glikolīzes brīdī ir patērēta 1 ATP molekula.

Reakcija notiek ar fermenta heksokināzes palīdzību, fermentu, kas katalizē daudzu sešu elementu gredzenveida glikozes struktūru fosforilāciju..

Atomu magnija (Mg) iejaucas arī, lai palīdzētu aizsargāt fosfātu grupu negatīvos lādiņus ATP molekulā.

Šā fosforilācijas rezultāts ir molekula, ko sauc par glikozes-6-fosfātu (G6P), tā saukta, jo glikozes ogleklis 6 iegūst fosfātu grupu..

Otrais solis

Otrais glikolīzes solis ietver glikozes-6-fosfāta pārveidošanu par fruktozes-6-fosfātu (F6P). Šī reakcija notiek ar fermenta fosfoglikozes izomerāzes palīdzību.

Kā norāda fermenta nosaukums, šī reakcija rada izomerizācijas efektu.

Reakcija ietver oglekļa-skābekļa saites pārveidošanu, lai pārveidotu sešu locekļu gredzenu piecu locekļu gredzenā.

Reorganizācija notiek, kad sešu locekļu gredzens tiek atvērts un pēc tam aizvērts tā, ka pirmais ogleklis tagad kļūst ārpus gredzena.

Trešais solis

Glikolīzes trešajā posmā fruktozes-6-fosfāts tiek pārvērsts par fruktozes-1,6-bifosfātu (FBP)..

Līdzīgi kā reakcija, kas notiek glikolīzes pirmajā posmā, otra ATP molekula nodrošina fosfātu grupu, kas tiek pievienota fruktozes-6-fosfāta molekulai..

Enzīmu, kas katalizē šo reakciju, ir fosfofruktokināze. Tāpat kā 1. posmā, ir iesaistīts magnija atoms, lai palīdzētu aizsargāt negatīvos lādiņus.

Ceturtais solis

Aldolāzes enzīms fruktozes 1,6-bisfosfātu sadala divos cukuros, kas ir viens otru izomēri. Šie divi cukuri ir dihidroksiacetona fosfāts un gliceraldehīda trifosfāts.

Šajā posmā tiek izmantots aldolāzes enzīms, kas katalizē fruktozes-1,6-bifosfāta (FBP) šķelšanos, lai iegūtu divas 3-oglekļa molekulas. Vienu no šīm molekulām sauc par gliceraldehīda trifosfātu, bet otru sauc par dihidroksiacetona fosfātu..

5. solis

Trifosfāta izomerāzes enzīms ātri pārtver dihidroksiacetona fosfāta un gliceraldehīda trifosfāta molekulas. Gliceraldehīda fosfāts tiek izvadīts un / vai izmantots nākamajā glikolīzes posmā.

Gliceraldehīda trifosfāts ir vienīgā molekula, kas turpinās glikolītiskajā ceļā. Rezultātā visām ražotajām dihidroksiacetona fosfāta molekulām seko enzīms trifosfāta izomerāze, kas pārkārto dihidroksiacetona fosfātu gliceraldehīda trifosfātā, lai tā varētu turpināties glikolīzē..

Šajā glikolītiskā ceļa posmā ir divas trīs oglekļa molekulas, bet glikoze vēl nav pilnībā pārveidota par piruvātu.

Enerģijas izlaišanas fāze

Divas trīs oglekļa cukura molekulas, kas radītas no pirmā posma, tagad tiks pakļautas citai transformāciju sērijai. Turpmāk aprakstītais process tiks izveidots divreiz katrai cukura molekulai.

Pirmkārt, viena no molekulām atbrīvosies no diviem elektroniem un diviem protoniem, un šī atbrīvošanās rezultātā cukura molekulai tiks pievienots vēl viens fosfāts. Iegūto komponentu sauc par 1,3-bifosoglicerātu.

Tālāk 1,3-bifosoglicerāts atbrīvojas no vienas no fosfātu grupām, kas galu galā kļūst par ATP molekulu..

Šajā brīdī tiek atbrīvota enerģija. Molekulu, kas rodas no šīs fosfāta izdalīšanās, sauc par 3-fosfoglicerātu.

3-fosfoglicerāts kļūst par vēl vienu elementu, kas tam līdzvērtīgs, bet ar molekulārās struktūras īpašībām. Šis jaunais elements ir 2-fosfoglicerāts.

Glikolīzes procesa priekšpēdējā posmā 2-fosfoglicerāts tiek pārveidots par fosoenolpiruvātu ūdens molekulas zuduma rezultātā..

Visbeidzot, fosfololpiruvāts atbrīvojas no citas fosfātu grupas - procedūras, kas ietver arī ATP molekulas izveidi un tādējādi enerģijas izdalīšanos..

Fosfātu nesaturošs fosfofenolpiruvāts iegūst procesa beigās piruvāta molekulā.

Glikolīzes beigās rodas divas piruvāta molekulas, četras no ATP un divas nikotīnamīda adenīna dinukleotīda ūdeņraža (NADH) sastāvdaļa, kas arī veicina ATP molekulu veidošanos organismā..

Kā mēs redzējām, glikolīzes otrajā pusē notiek piecas atlikušās reakcijas. Šis posms ir pazīstams arī kā oksidatīvs.

Turklāt katram solim iejaucas specifisks enzīms un katras glikozes molekulas reakcijas šajā posmā notiek divas reizes. Pabalstu vai enerģijas izlaišanas fāzes 5 posmi ir šādi:

Pirmais solis

Šajā posmā rodas divi galvenie notikumi, no kuriem viens ir tas, ka gliceraldehīda trifosfātu oksidē ar koenzīma nikotinamīda adenīna dinukleotīdu (NAD); un, no otras puses, molekula tiek fosforilēta, pievienojot brīvu fosfātu grupu.

Enzīmu, kas katalizē šo reakciju, ir gliceraldehīda trifosfāta dehidrogenāze.

Šis enzīms satur piemērotas struktūras un saglabā molekulu tādā stāvoklī, ka tas ļauj nikotīnamīda adenīna dinukleotīda molekulai iegūt ūdeņradi no gliceraldehīda trifosfāta, pārveidojot NAD par NAD dehidrogenāzi (NADH).

Pēc tam fosfātu grupa uzbrūk gliceraldehīda trifosfāta molekulai un atbrīvo to no fermenta, lai iegūtu 1,3-bifosoglikātu, NADH un ūdeņraža atomu.

Otrais solis

Šajā posmā 1,3-bifosoglikrāts tiek pārvērsts par trifosflikerātu, izmantojot fermentu \ t.

Šī reakcija ietver fosfātu grupas zudumu no izejmateriāla. Fosfāts tiek pārnests uz adenozīna difosfāta molekulu, kas ražo pirmo ATP molekulu.

Tā kā faktiski ir divas 1,3 bifosglicerāta molekulas (jo glikolīzes 1. posmā bija divi 3 oglekļa produkti), šajā posmā divas ATP molekulas tiek sintezētas.

Ar šo ATP sintēzi tiek atceltas divas pirmās izmantotās ATP molekulas, izraisot 0 ATP molekulu tīklu līdz šim glikolīzes posmam..

Atkal tiek novērots, ka magnētiskā atoma ir iesaistīta, lai aizsargātu negatīvos lādiņus ATP molekulas fosfātu grupās.

Trešais solis

Šis solis ietver vienkāršu fosfātu grupas stāvokļa pārkārtošanu 3-fosfoglicerāta molekulā, kas to pārvērš par 2 fosfoglicerātu.

Šīs reakcijas katalīzē iesaistīto molekulu sauc par fosfoglicerāta mutāzi (PGM). Mutāze ir enzīms, kas katalizē funkcionālās grupas pārvietošanu no vienas molekulas pozīcijas uz citu.

Reakcijas mehānisms turpinās, vispirms pievienojot papildu fosfātu grupu 3 fosflicerāta 2 'pozīcijai. Tad fermentu no fosfora izņem no 3 'pozīcijas, atstājot tikai 2' fosfātu un tādējādi dodot 2 fosfoglicerātu. Šādā veidā fermentu atjauno arī tā sākotnējā fosforilētā stāvoklī.

Ceturtais solis

Šis solis ietver 2 fosfoglicerāta konversiju uz fosfenolpiruvātu (PEP). Reakciju katalizē enolāzes enzīms.

Enolāze iedarbojas, noņemot ūdeni vai dehidrējot 2 fosfoglicerātu. Enzīmu kabatas specifika ļauj elektroniem substrātā pārkārtot tādā veidā, ka atlikušais fosfāta saite kļūst ļoti nestabila, tādējādi sagatavojot substrātu nākamajai reakcijai..

5. solis

Glikolīzes pēdējais solis pārvērš fosoenolpiruvātu piruvātā, izmantojot fermentu piruvāta kināzi.

Kā norāda fermenta nosaukums, šī reakcija ietver fosfātu grupas pārnešanu. Fosfenolpiruvāta 2 'oglekļa piesaistītā fosfātu grupa tiek pārnesta uz adenozīna difosfāta molekulu, veidojot ATP..

Atkal, jo ir divas fosfololpiruvāta molekulas, šeit faktiski rodas divas adenozīna trifosfāta vai ATP molekulas..

Glikolīzes funkcijas

Glikolīzes process ir vitāli svarīgs visiem dzīvajiem organismiem, jo ​​tas ir procedūra, ar kuras palīdzību tiek ģenerēta šūnu enerģija.

Šī enerģijas ražošana veicina šūnu elpošanas procesus, kā arī fermentācijas procesu.

Glikozei, kas nonāk organismā, lietojot cukurus, ir sarežģīts sastāvs.

Izmantojot glikolīzi, ir iespējams vienkāršot šo sastāvu un pārveidot to par savienojumu, ko organisms var izmantot enerģijas ģenerēšanai..

Glikolīzes procesā tiek ģenerētas četras ATP molekulas. Šīs ATP molekulas ir galvenais veids, kā organisms iegūst enerģiju un veicina jaunu šūnu izveidi; Tāpēc šo molekulu veidošanās ir būtiska organismam.

Neironu aizsardzība

Pētījumi ir noteikuši, ka glikolīze spēlē nozīmīgu lomu neironu uzvedībā.

Salamankas Universitātes, Kastīlijas un Leonas Neirozinātņu institūta un Salamankas Universitātes slimnīcas pētnieki noteica, ka pieaugošais glikolīzes līmenis neironos nozīmē to, ka šīs slimības mirst.

Tas ir neironu sekas, ko cieš no tā, ko viņi sauc par oksidatīvo stresu. Tad, jo zemāks ir glikolīze, jo lielāks ir antioksidantu spēks neironiem, un jo lielāka ir izdzīvošanas iespēja..

Šī atklājuma sekas var pozitīvi ietekmēt tādu slimību izpēti, ko raksturo neironu deģenerācija, piemēram, Alcheimera vai Parkinsona slimība..

Atsauces

1. "Kas ir piruvāts?" Metabolisma ceļvedī. Saturs iegūts 2017. gada 11. septembrī no Metabolic Guide: guiametabolica.org
2. "Glikolīze" Nacionālajā vēža institūtā. Saturs iegūts 2017. gada 11. septembrī no Nacionālā vēža institūta: cancer.gov
3. Pichel, J. "Atrada mehānismu, kas kontrolē glikolīzi un oksidatīvo stresu neironos" (2009. gada 11. jūnijs) Ibero-Amerikas Zinātnes un tehnoloģiju izplatīšanas aģentūrā. Saturs iegūts 2017. gada 11. septembrī no Ibero-American Zinātnes un tehnoloģijas izplatīšanas aģentūras: dicyt.com
4. "Glukolīze" Khan akadēmijā. Saturs iegūts 2017. gada 11. septembrī no Khan Academy: en.khanacademy.org
5. González, A. un Raisman, J. "Glucolysis: citozola cikls" (2005. gada 31. augusts) Bioloģiskās zonas hipertextos. Saturs iegūts 2017. gada 11. septembrī no Bioloģijas apgabala hipertekstiem: biologia.edu.ar
6. Smith, J. "Kas ir glikolīze" (2017. gada 31. maijs) News Medical. Saturs iegūts 2017. gada 11. septembrī no News Medical: news-medical.net
7. Bailey, L. "10 soļi glikolīzes" (2017. gada 8. jūnijs) Thoughco. Saturs iegūts 2017. gada 11. septembrī no Thoughco: thinkco.com
8. Berg, J., Tymoczko, J. un Stryer, L. "Biochemistry. 5. izdevums. " Nacionālajā biotehnoloģijas informācijas centrā. Saturs iegūts 2017. gada 11. septembrī no Nacionālā biotehnoloģijas informācijas centra: ncbi.nlm.nih.gov
9. "Glicerīna-3-fosfāta dehidrogenāze" Clínica Universidad de Navarra. Saturs iegūts 2017. gada 11. septembrī no Clínica Universidad de Navarra: cun.es
10. "Šūnu elpošanas soļi" Khan akadēmijā. Saturs iegūts 2017. gada 11. septembrī no Khan Academy: en.khanacademy.org.