Fázy a funkcie glukolýzy

glykolýza alebo glykolýza je proces, ktorým sa molekula glukózy rozkladá na dve molekuly pyruvátu. Energia sa vyrába prostredníctvom glykolýzy, ktorú telo využíva v rôznych bunkových procesoch.

Glykolýza je tiež známa ako cyklus Embden-Meyerhof na počesť Gustava Embdena a Otta Fritza Meyerhofa, ktorí boli objaviteľmi tohto postupu..

Glykolýza je generovaná v bunkách, konkrétne v cytozole nachádzajúcom sa v cytoplazme. Toto je najrozšírenejší postup vo všetkých živých bytostiach, pretože sa vytvára vo všetkých typoch buniek, ako eukaryotických, tak aj prokaryotických..

To znamená, že zvieratá, rastliny, baktérie, huby, riasy a dokonca aj protozoálne organizmy sú náchylné na proces glykolýzy..

Hlavným cieľom glykolýzy je produkovať energiu, ktorá sa potom používa v iných bunkových procesoch tela.

Glykolýza zodpovedá počiatočnému kroku, z ktorého sa vytvára proces bunkovej alebo aeróbnej respirácie, v ktorom je potrebná prítomnosť kyslíka..

V prípade prostredia, kde chýba kyslík, má významnú úlohu aj glykolýza, pretože prispieva k procesu fermentácie.

index

• 1 Fázy glykolýzy
  • 1.1 Fáza energetickej potreby
  • 1.2 Fáza uvoľňovania energie
• 2 Funkcie glykolýzy
  • 2.1 Neurónová ochrana
• 3 Odkazy

Fázy glykolýzy

Glykolýza sa vytvára ako dôsledok desiatich fáz. Týchto desať fáz je možné vysvetliť zjednodušeným spôsobom, pričom sa určia dve hlavné kategórie: prvá, v ktorej existuje potreba energie; a druhý, v ktorom sa vyrába alebo uvoľňuje viac energie.

Fáza energetickej potreby

Začína molekulou glukózy, ktorá sa získava z cukru, ktorý má molekulu glukózy a molekulu fruktózy.

Akonáhle je molekula glukózy oddelená, je spojená s dvoma fosfátovými skupinami, tiež nazývanými kyseliny fosforečné.

Tieto kyseliny fosforečné pochádzajú z adenozíntrifosfátu (ATP), prvku, ktorý je považovaný za jeden z hlavných zdrojov energie, ktorý sa vyžaduje pri rôznych činnostiach a funkciách buniek..

So začlenením týchto fosfátových skupín sa molekula glukózy modifikuje a prijíma iný názov: fruktóza-1,6-bisfosfát.

Kyseliny fosforečné vytvárajú v tejto novej molekule nestabilnú situáciu, ktorá má za následok, že je rozdelená na dve časti.

V dôsledku toho vznikajú dva rôzne cukry, každý s fosfatizovanými vlastnosťami a tromi uhlíkmi.

Hoci tieto dva cukry majú rovnaké zásady, majú vlastnosti, ktoré ich odlišujú od seba.

Prvý sa nazýva glyceraldehyd-3-fosfát a je ten, ktorý pôjde priamo do ďalšej fázy glykolytického procesu..

Generovaný druhý trojmocný fosforečnanový cukor sa nazýva dihydroxyacetón fosfát, známy pod skratkou DHAP. Podieľa sa tiež na nasledujúcich krokoch glykolýzy po tom, čo sa stala rovnakou zložkou prvého cukru, ktorý sa vyrobil z procesu: glyceraldehyd-3-fosfát.

Táto transformácia dihydroxyacetón fosfátu na glyceraldehyd-3-fosfát sa vytvára prostredníctvom enzýmu, ktorý sa nachádza v cytosóle buniek a nazýva sa glycerol-3-fosfátdehydrogenáza. Tento proces konverzie je známy ako "kyvadlový fosfát glycerolu".

Všeobecne sa dá povedať, že prvá fáza glykolýzy je založená na modifikácii molekuly glukózy v dvoch molekulách triosefosfátu. Je to štádium, v ktorom nedochádza k oxidácii.

Uvedený krok pozostáva z piatich krokov nazývaných reakcie a každý z nich je katalyzovaný vlastným špecifickým enzýmom. 5 krokov prípravnej fázy alebo energetickej požiadavky sú tieto: \ t

Prvý krok

Prvým krokom v glykolýze je konverzia glukózy na glukóza-6-fosfát. Enzým, ktorý katalyzuje túto reakciu, je hexokináza. Tu je glukózový kruh fosforylovaný.

Fosforylácia spočíva v pridaní fosfátovej skupiny k molekule odvodenej z ATP. V dôsledku toho sa v tomto bode glykolýzy spotrebovala jedna molekula ATP.

Reakcia prebieha pomocou enzýmu hexokinázy, enzýmu, ktorý katalyzuje fosforyláciu mnohých šesťčlenných štruktúr glukózy podobných kruhu..

Atómový horčík (Mg) tiež zasahuje, aby pomohol chrániť negatívne náboje fosfátových skupín v molekule ATP.

Výsledkom tejto fosforylácie je molekula nazývaná glukóza-6-fosfát (G6P), ktorá sa nazýva, pretože uhlík 6 glukózy získava fosfátovú skupinu..

Druhý krok

Druhý krok glykolýzy zahŕňa transformáciu glukóza-6-fosfátu na fruktóza-6-fosfát (F6P). Táto reakcia prebieha pomocou enzýmu fosfoglukóza izomerázy.

Ako naznačuje názov enzýmu, táto reakcia znamená izomerizačný účinok.

Reakcia zahŕňa transformáciu väzby uhlík-kyslík na modifikáciu šesťčlenného kruhu v päťčlennom kruhu.

Reorganizácia nastáva, keď sa otvorí šesťčlenný krúžok a potom sa zatvorí takým spôsobom, že prvý uhlík sa teraz stane zvonku kruhu..

Tretí krok

V treťom kroku glykolýzy sa fruktóza-6-fosfát konvertuje na fruktóza-1,6-bifosfát (FBP)..

Podobne ako pri reakcii, ku ktorej dochádza v prvom kroku glykolýzy, druhá molekula ATP poskytuje fosfátovú skupinu, ktorá sa pridáva k molekule fruktóza-6-fosfátu..

Enzým, ktorý katalyzuje túto reakciu, je fosfofruktokináza. Rovnako ako v kroku 1 je zahrnutý atóm horčíka, ktorý pomáha chrániť negatívne náboje.

Štvrtý krok

Enzým aldoláza delí fruktózový 1,6-bisfosfát na dva cukry, ktoré sú navzájom izoméry. Tieto dva cukry sú dihydroxyacetón fosfát a glyceraldehyd trifosfát.

Toto štádium využíva enzým aldolázu, ktorý katalyzuje štiepenie fruktóza-l, 6-bifosfátu (FBP) za vzniku dvoch 3-uhlíkových molekúl. Jedna z týchto molekúl sa nazýva glyceraldehyd trifosfát a druhá sa nazýva dihydroxyacetón fosfát.

Piaty krok

Enzým trifosfát izomeráza rýchlo interpenetuje molekuly dihydroxyacetón fosfátu a glyceraldehyd trifosfátu. Glyceraldehydfosfát je eliminovaný a / alebo použitý v nasledujúcom kroku glykolýzy.

Glyceraldehyd trifosfát je jedinou molekulou, ktorá pokračuje v glykolytickej ceste. Výsledkom je, že všetky vzniknuté molekuly dihydroxyacetón fosfátu sú nasledované enzýmom trifosfát izomerázou, ktorá preskupuje dihydroxyacetón fosfát v glyceraldehyd trifosfáte, takže môže pokračovať v glykolýze..

V tomto bode glykolytickej dráhy existujú dve molekuly troch uhlíkov, ale glukóza ešte nebola úplne premenená na pyruvát..

Fáza uvoľňovania energie

Dve molekuly trojuhlíkového cukru, ktoré vznikli v prvej fáze, budú teraz podrobené ďalšej sérii transformácií. Postup, ktorý bude opísaný nižšie, bude generovaný dvakrát pre každú molekulu cukru.

V prvom rade sa jedna z molekúl zbaví dvoch elektrónov a dvoch protónov a v dôsledku tohto uvoľnenia sa k molekule cukru pridá ešte jeden fosfát. Výsledná zložka sa nazýva 1,3-bifosfoglycerát.

Potom sa 1,3-bifosfoglycerát zbaví jednej z fosfátových skupín, ktoré sa nakoniec stanú molekulou ATP.

V tomto bode sa energia uvoľní. Molekula, ktorá je výsledkom tohto uvoľňovania fosfátu, sa nazýva 3-fosfoglycerát.

3-Fosfoglycerát sa stáva ďalším prvkom, ktorý sa mu rovná, ale s určitými charakteristikami, pokiaľ ide o molekulovú štruktúru. Tento nový prvok je 2-fosfoglycerát.

V predposlednom kroku procesu glykolýzy sa 2-fosfoglycerát transformuje na fosfoenolpyruvát v dôsledku straty molekuly vody..

Nakoniec sa fosfoenolpyruvát zbaví ďalšej fosfátovej skupiny, čo je tiež postup, pri ktorom vzniká aj ATP molekula, a teda uvoľnenie energie..

Fosfát je voľný, fosfoenolpyruvát vzniká na konci procesu v molekule pyruvátu.

Na konci glykolýzy sa vytvoria dve molekuly pyruvátu, štyri z ATP a dve z nikotínamid-adenín-dinukleotidu vodíka (NADH), ktorého prvkom je aj vytvorenie ATP molekúl v tele..

Ako sme videli, v druhej polovici glykolýzy sa vyskytuje päť zostávajúcich reakcií. Tento stupeň je tiež známy ako oxidačný.

Okrem toho pre každý krok zasahuje špecifický enzým a reakcie tejto fázy sa vyskytujú dvakrát pre každú molekulu glukózy. 5 krokov fázy prínosu alebo uvoľnenia energie je nasledovných:

Prvý krok

V tomto kroku dochádza k dvom hlavným udalostiam, z ktorých jeden je, že glyceraldehyd trifosfát je oxidovaný koenzýmovým nikotínamid-adenín-dinukleotidom (NAD); a na druhej strane je molekula fosforylovaná pridaním voľnej fosfátovej skupiny.

Enzým, ktorý katalyzuje túto reakciu, je glyceraldehyd trifosfát dehydrogenáza.

Tento enzým obsahuje vhodné štruktúry a udržiava molekulu v takej polohe, že umožňuje molekule nikotínamid adenín dinukleotidu extrahovať vodík z glyceraldehyd trifosfátu, konvertujúc NAD na NAD dehydrogenázu (NADH).

Fosfátová skupina potom napáda molekulu glyceraldehyd trifosfátu a uvoľňuje ju z enzýmu za vzniku 1,3 bisfosfoglykátu, NADH a atómu vodíka..

Druhý krok

V tomto stupni sa 1,3-bisfosfoglykát konvertuje na trifosfoglycerát enzýmom fosfoglycerátkináza.

Táto reakcia zahŕňa stratu fosfátovej skupiny z východiskového materiálu. Fosfát sa prenesie na molekulu adenozín difosfátu, ktorá produkuje prvú molekulu ATP.

Pretože v skutočnosti existujú dve molekuly 1,3 bifosglycerátu (pretože tam boli dva produkty z 3 uhlíkov zo štádia 1 glykolýzy), v tomto kroku sa skutočne syntetizujú dve molekuly ATP..

S touto syntézou ATP sú prvé dve molekuly ATP zrušené, čo spôsobuje sieť 0 molekúl ATP až do tohto štádia glykolýzy.

Opäť sa pozoruje, že na ochranu negatívnych nábojov vo fosfátových skupinách molekuly ATP je zahrnutý atóm horčíka.

Tretí krok

Tento krok zahŕňa jednoduché preskupenie polohy fosfátovej skupiny v molekule 3-fosfoglycerátu, ktorá ju premieňa na 2 fosfoglyceráty..

Molekula, ktorá sa podieľa na katalýze tejto reakcie, sa nazýva fosfoglycerátová mutáza (PGM). Mutáza je enzým, ktorý katalyzuje prenos funkčnej skupiny z jednej pozície do jednej molekuly na inú.

Reakčný mechanizmus pokračuje pridaním ďalšej fosfátovej skupiny do polohy 2 '3 fosfoglycerátu. Potom enzým odstráni fosfát z 3 'polohy, pričom zostane iba 2' fosfát, a tak sa získa 2 fosfoglycerát. Týmto spôsobom je enzým tiež obnovený do pôvodného fosforylovaného stavu.

Štvrtý krok

Tento krok zahŕňa konverziu 2-fosfoglycerátu na fosfoenolpyruvát (PEP). Reakcia je katalyzovaná enolázovým enzýmom.

Enoláza účinkuje odstránením skupiny vody alebo dehydratáciou 2-fosfoglycerátu. Špecifickosť kapsy enzýmu umožňuje, aby sa elektróny v substráte preusporiadali takým spôsobom, že zvyšná fosfátová väzba sa stane veľmi nestabilnou, čím sa pripraví substrát na ďalšiu reakciu..

Piaty krok

Posledný krok glykolýzy premieňa fosfoenolpyruvát na pyruvát pomocou enzýmu pyruvátkinázy.

Ako naznačuje názov enzýmu, táto reakcia zahŕňa prenos fosfátovej skupiny. Fosfátová skupina pripojená na 2'-uhlík fosfoenolpyruvátu sa prenesie na molekulu adenozín-difosfátu, čím sa získa ATP..

Opäť, pretože existujú dve molekuly fosfoenolpyruvátu, tu sa v skutočnosti vytvárajú dve molekuly adenozíntrifosfátu alebo ATP..

Funkcie glykolýzy

Proces glykolýzy má zásadný význam pre všetky živé organizmy, pretože predstavuje postup, ktorým sa vytvára bunková energia.

Táto generácia energie podporuje dýchacie procesy buniek a tiež proces fermentácie.

Glukóza, ktorá vstupuje do tela prostredníctvom spotreby cukrov, má komplexné zloženie.

Prostredníctvom glykolýzy je možné toto zloženie zjednodušiť a premeniť na zlúčeninu, ktorú telo môže využiť na výrobu energie..

Prostredníctvom procesu glykolýzy sa vytvárajú štyri molekuly ATP. Tieto molekuly ATP sú hlavným spôsobom, ktorým organizmus získava energiu a podporuje vytváranie nových buniek; Tvorba týchto molekúl je preto pre organizmus nevyhnutná.

Neurónová ochrana

Štúdie určili, že glykolýza hrá dôležitú úlohu v správaní neurónov.

Výskumní pracovníci z University of Salamanca, Inštitútu neurovied Castilla y León a Univerzitnej nemocnice v Salamanke zistili, že zvyšujúca sa glykolýza v neurónoch znamená unáhlenejšiu smrť týchto pacientov..

To je dôsledok neurónov, ktorí trpia tým, čo nazývali oxidačným stresom. Čím nižšia je glykolýza, tým väčšia je antioxidačná sila na neurónoch a väčšia je možnosť prežitia..

Dôsledky tohto objavu môžu mať pozitívny vplyv na štúdie ochorení charakterizovaných neuronálnou degeneráciou, ako je Alzheimerova choroba alebo Parkinsonova choroba..

referencie

1. "Čo je pyruvát?" V Metabolic Guide. Získané dňa 11. septembra 2017 z Metabolic Guide: guiametabolica.org
2. "Glukolýza" v National Cancer Institute. Zdroj: 11. september 2017 od National Cancer Institute: cancer.gov
3. Pichel, J. "Našiel mechanizmus, ktorý riadi glykolýzu a oxidačný stres v neurónoch" (11. júna 2009) v Ibero-americkej agentúre pre šírenie vedy a techniky. Získané 11. septembra 2017 od Ibero-americkej agentúry pre šírenie vedy a technológie: dicyt.com
4. "Glukolýza" v Khan Academy. Získané dňa 11. septembra 2017 z Khan Academy: en.khanacademy.org
5. González, A. a Raisman, J. "Glukolýza: cyklus cytozolu" (31. august 2005) v Hypertexts oblasti biológie. Získané 11. septembra 2017 z Hypertexts v oblasti biológie: biologia.edu.ar
6. Smith, J. "Čo je glykolýza" (31. máj 2017) v News Medical. Zdroj: 11. september 2017 z News Medical: news-medical.net
7. Bailey, L. "10 krokov glykolýzy" (8. júna 2017) v Thoughco. Získané dňa 11. septembra 2017 z Thoughco: thoughtco.com
8. Berg, J., Tymoczko, J. a Stryer, L. "Biochemistry." 5. vydanie. " V Národnom centre biotechnologických informácií. Získané 11. septembra 2017 z Národného centra biotechnologických informácií: ncbi.nlm.nih.gov
9. "Glycerol-3-fosfát dehydrogenáza" v Clínica Universidad de Navarra. Zdroj: 11. september 2017 z Clínica Universidad de Navarra: cun.es
10. "Kroky bunkového dýchania" na Khan Academy. Získané dňa 11. septembra 2017 z Khan Academy: en.khanacademy.org.