Поділитися:
Фази і функції глюколізу
The гліколіз або гліколіз - процес, за допомогою якого молекула глюкози розщеплюється на дві молекули пірувату. Енергія виробляється через гліколіз, який використовується організмом в різних клітинних процесах.
Гліколіз також відомий як цикл Ембден-Мейерхоф, на честь Густава Ембдена і Отто Фріца Мейергофа, які були першовідкривачами цієї процедури.
Гліколіз генерується в клітинах, зокрема в цитозолі, що знаходиться в цитоплазмі. Це найпоширеніша процедура у всіх живих істотах, тому що вона утворюється у всіх типах клітин, як еукаріотичних, так і прокаріотних..
Це означає, що тварини, рослини, бактерії, гриби, водорості і навіть найпростіші організми схильні до процесу гліколізу.
Основною метою гліколізу є виробництво енергії, яка потім використовується в інших клітинних процесах організму.
Гліколіз відповідає початковому кроку, з якого генерується процес клітинного або аеробного дихання, при якому необхідна присутність кисню.
У випадку середовищ, у яких відсутній кисень, важливу роль відіграє також гліколіз, оскільки він сприяє процесу ферментації.
Індекс
- 1 Фази гліколізу
- 1.1 Етап потреби в енергії
- 1.2 Фаза вивільнення енергії
- 2 Функції гліколізу
- 2.1 Нейронна захист
- 3 Посилання
Фази гліколізу
Гліколіз генерується як наслідок десяти фаз. Ці десять фаз можна пояснити спрощеним способом, визначаючи дві основні категорії: першу, в якій існує потреба в енергії; і другий, в якому виробляється або вивільняється більше енергії.
Фаза потреби в енергії
Вона починається з молекули глюкози, яка отримується з цукру, який має молекулу глюкози і молекулу фруктози..
Як тільки молекула глюкози відокремлюється, вона з'єднується з двома фосфатними групами, які ще називаються фосфорними кислотами.
Ці фосфорні кислоти походять від аденозинтрифосфату (АТФ), елемента, який вважається одним з основних джерел енергії, необхідних для різних видів діяльності та функцій клітин.
З включенням цих фосфатних груп молекула глюкози модифікована і має іншу назву: фруктозо-1,6-бісфосфат.
Фосфорні кислоти генерують нестійку ситуацію в цій новій молекулі, що призводить до того, що вона розділена на дві частини.
В результаті виникають два різних цукру, кожен з фосфатованими характеристиками і з трьома атомами вуглецю.
Хоча ці два цукру мають однакові основи, вони мають характеристики, які роблять їх відмінними один від одного.
Перший називається глицеральдегид-3-фосфат, і той, який перейде безпосередньо до наступного етапу процесу гліколізу.
Другий трійка вуглецевого фосфатного цукру, що генерується, називається фосфатом дигидроксиацетона, відомим під акронімом DHAP. Він також бере участь у наступних етапах гліколізу після того, як він став тим самим компонентом першого цукру, отриманого в процесі: гліцеральдегід-3-фосфат.
Це перетворення дигідроксіацетон фосфату в глицеральдегид-3-фосфат генерується через фермент, який знаходиться в цитозолі клітин і називається гліцерол-3-фосфатдегідрогеназа. Цей процес перетворення відомий як "трансфер фосфату гліцерину".
Потім загалом можна сказати, що перша фаза гліколізу заснована на модифікації молекули глюкози в двох молекулах триозофосфату. Це стадія, в якій не відбувається окислення.
Зазначений етап складається з п'яти етапів, які називаються реакціями, і кожен з них каталізується власним специфічним ферментом. 5 етапів підготовчої фази або енерговитрат є наступними:
Перший крок
Першим кроком гліколізу є перетворення глюкози в глюкозо-6-фосфат. Фермент, який каталізує цю реакцію, є гексокіназою. Тут кільце глюкози фосфорилюється.
Фосфорилювання складається з додавання фосфатної групи до молекули, отриманої з АТФ. В результаті в цій точці гліколізу витрачається 1 молекула АТФ.
Реакція відбувається за допомогою ферменту гексокінази, ферменту, який каталізує фосфорилювання багатьох шестиелементних кільцеподібних глюкозних структур.
Атомний магній (Mg) також втручається, щоб захистити негативні заряди фосфатних груп в молекулі АТФ..
Результатом цього фосфорилювання є молекула, звана глюкозо-6-фосфатом (G6P), так звана, оскільки вуглець 6 глюкози набуває фосфатну групу.
Другий крок
Другий етап гліколізу включає перетворення глюкозо-6-фосфату в фруктозо-6-фосфат (F6P). Ця реакція відбувається за допомогою ферменту фосфоглюкозоізомерази.
Як випливає з назви ферменту, ця реакція тягне за собою ефект ізомеризації.
Реакція включає перетворення вуглець-кисневої зв'язку для модифікації шестичленного кільця в п'ятичленному кільці.
Реорганізація відбувається, коли шість-членне кільце відкривається і потім закривається таким чином, що перший вуглець тепер стає зовнішнім для кільця.
Третій крок
На третьому етапі гліколізу фруктозо-6-фосфат перетворюється в фруктозо-1,6-бифосфат (ФБП).
Подібно до реакції, що відбувається на першому етапі гліколізу, друга молекула АТФ забезпечує фосфатну групу, яку додають до молекули фруктозо-6-фосфату..
Ферментом, який каталізує цю реакцію, є фосфофруктокіназа. Як і в кроці 1, атом магнію бере участь в захисті негативних зарядів.
Четвертий крок
Фермент альдолаза ділить фруктозу 1,6-бісфосфат на два цукру, які є ізомерами один одного. Ці два цукру являють собою дигидроксиацетонфосфат і глицеральдегидтрифосфат.
На цій стадії використовується фермент альдолаза, який каталізує розщеплення фруктозо-1,6-бифосфата (FBP) з отриманням двох 3-вуглецевих молекул. Один з цих молекул називається трифесфатом гліцеральдегіду, а інший називається фосфатом дигидроксиацетона..
Крок п'ятий
Фермент трифосфат-ізомерази швидко взаємодіє в молекули дигидроксиацетонфосфата і глицеральдегидтрифосфата. Гліцеральдегід фосфат усувається і / або використовується на наступному етапі гліколізу.
Гліцеральдегід трифосфат є єдиною молекулою, яка продовжує гліколітичний шлях. Внаслідок цього всі молекули фосфату дигідроксиацетон фосфату супроводжуються ферментом трифосфат изомераза, який переставляє дигідроксіацетон фосфат в глицеральдегид трифосфат, так що він може продовжувати гліколіз.
У цій точці гліколітичного шляху є дві молекули трьох вуглецевих атомів, але глюкоза ще не повністю перетворена в піруват.
Фаза вивільнення енергії
Дві тривуглецеві молекули цукру, які були сформовані на першому етапі, тепер пройдуть чергову серію перетворень. Процес, який буде описаний нижче, буде генеруватися двічі для кожної молекули цукру.
У першу чергу, одна з молекул позбавиться від двох електронів і двох протонів, і, як наслідок цього випуску, до молекули цукру буде додано ще один фосфат. Отриманий компонент називається 1,3-бифосфоглицерат.
Далі 1,3-бифосфоглицерат виводить одну з фосфатних груп, яка з часом стає молекулою АТФ..
У цей момент енергія вивільняється. Молекула, яка є результатом цього вивільнення фосфату, називається 3-фосфогліцерат.
3-фосфогліцерат стає ще одним елементом, рівним йому, але з певними характеристиками з точки зору молекулярної структури. Цей новий елемент являє собою 2-фосфоглицерат.
На передостанньому етапі процесу гліколізу 2-фосфоглицерат перетворюється в фосфоенолпіруват в результаті втрати молекули води.
Нарешті, фосфоенолпіруват позбавляється від іншої фосфатної групи, процедури, яка також передбачає створення молекули АТФ і, отже, виділення енергії..
Без фосфату, фосфоенолпіруват, в кінці процесу виникає в молекулі пірувату.
Наприкінці гліколізу утворюються дві молекули пірувату, чотири з них - АТФ і два з нікотинамідуденнінуклеотидного водню (NADH), елемент останнього, який також сприяє створенню молекул АТФ в організмі..
Як ми бачили, саме у другій половині гліколізу відбуваються п'ять інших реакцій. Ця стадія також відома як окислювальна.
Крім того, специфічний фермент втручається для кожної стадії і реакції цієї стадії відбуваються двічі для кожної молекули глюкози. 5 кроків переваг або фази вивільнення енергії такі:
Перший крок
На цьому етапі відбуваються дві основні події, одна з яких полягає в тому, що глицеральдегидтрифосфат окислюється коферментом нікотинаміддендінуклеотид (NAD); з іншого боку, молекула фосфорилюється додаванням вільної фосфатної групи.
Фермент, який каталізує цю реакцію, є глицеральдегидтрифосфатдегидрогеназой.
Цей фермент містить відповідні структури і утримує молекулу в такому положенні, що дозволяє молекулі нікотинаміддіденнуклеотиду витягувати водень з глицеральдегидтрифосфата, перетворюючи NAD в NAD дегідрогеназу (NADH).
Потім фосфатна група атакує молекулу триффосфату глицеральдегида і вивільняє її з ферменту для отримання 1,3 бісфосфоглірату, NADH і атома водню..
Другий крок
На цій стадії 1,3 бісфосфоглірат перетворюється в трифосфоглицерат за допомогою ферменту фосфогліцераткінази.
Ця реакція включає втрату фосфатної групи з вихідного матеріалу. Фосфат переносять на молекулу аденозиндифосфату, що продукує першу молекулу АТФ.
Оскільки насправді є дві молекули 1,3 біфосгліцерату (тому що існувало два продукти з 3 атомів вуглецю зі стадії 1 гліколізу), на цій стадії фактично синтезуються дві молекули АТФ..
При такому синтезі АТФ перші дві використовувані молекули АТФ скасовуються, викликаючи мережу з 0 молекул АТФ до цієї стадії гліколізу..
Знову спостерігається, що атом магнію бере участь для захисту негативних зарядів у фосфатних групах молекули АТФ.
Третій крок
Цей етап включає просте перегрупування положення фосфатної групи в 3-фосфоглицератной молекулі, яка перетворює її в 2 фосфоглицерат.
Молекула, що бере участь у каталізі цієї реакції, називається мутазою фосфоглицерата (PGM). Мутаза - це фермент, який каталізує перенесення функціональної групи з однієї позиції в одну молекулу в іншу.
Механізм реакції протікає спочатку додаванням додаткової фосфатної групи до 2 'положення 3-фосфоглицерата. Потім фермент видаляє фосфат з 3 'положення, залишаючи тільки 2' фосфат, і таким чином дає 2 фосфоглицерата. Таким чином, фермент також відновлюється до вихідного фосфорильованого стану.
Четвертий крок
Цей етап включає перетворення 2-фосфоглицерата в фосфоенолпируват (PEP). Реакцію каталізують ензолази.
Енолаза діє шляхом видалення групи води або зневоднення 2-фосфоглицерата. Специфічність кишені ферменту дає змогу електронам в підкладці змінити розташування таким чином, що залишився фосфатний зв'язок стає дуже нестійким, таким чином готуючи субстрат для наступної реакції.
Крок п'ятий
Кінцева стадія гліколізу перетворює фосфоенолпіруват в піруват за допомогою ферменту піруваткінази.
Як випливає з назви ферменту, ця реакція передбачає перенесення фосфатної групи. Фосфатна група, приєднана до 2 'вуглецю фосфоенолпирувата, переноситься на молекулу аденозиндифосфата, продукуючи АТФ.
Знову ж таки, оскільки є дві молекули фосфоенолпірувату, тут фактично утворюються дві молекули аденозинтрифосфату або АТФ..
Функції гліколізу
Процес гліколізу є життєво важливим для всіх живих організмів, оскільки він являє собою процедуру, через яку генерується клітинна енергія.
Це покоління енергії сприяє дихальним процесам клітин, а також процесу ферментації.
Глюкоза, що надходить в організм за рахунок споживання цукрів, має складний склад.
Через гліколіз можна спростити цю композицію і перетворити її в з'єднання, яке організм може використовувати для отримання енергії.
Через процес гліколізу утворюються чотири молекули АТФ. Ці молекули АТФ є основним способом, за допомогою якого організм отримує енергію і сприяє створенню нових клітин; Тому генерація цих молекул є істотною для організму.
Нейронна захист
Дослідження показали, що гліколіз відіграє важливу роль у поведінці нейронів.
Дослідники з Університету Саламанки, Інституту нейрологічних наук Кастилії й Леона та Університетської клініки Саламанки визначили, що збільшення гліколізу в нейронах призводить до більш поспішної смерті..
Це є наслідком нейронів, які страждають тим, що вони назвали окисним стресом. Тоді, чим нижче гліколіз, тим більша антиоксидантна сила на нейронах, і тим більше можливість виживання.
Наслідки цього відкриття можуть мати позитивний вплив на дослідження захворювань, що характеризуються нейрональною дегенерацією, такою як хвороба Альцгеймера або Паркінсона..
Список літератури
- "Що таке піруват?" Отримано 11 вересня 2017 року з довідника Metabolic: guiametabolica.org
- "Глюколіз" в Національному інституті раку. Отримано 11 вересня 2017 року від Національного інституту раку: cancer.gov
- Пішель, Дж. "Знайдено механізм, який контролює гліколіз і окислювальний стрес у нейронів" (11 червня 2009 р.) В Ібероамериканському агентстві по поширенню науки і техніки. Отримано 11 вересня 2017 року від Іберо-американського агентства по поширенню науки і технологій: dicyt.com
- "Глюколіз" в Ханській академії. Отримано 11 вересня 2017 року від Khan Academy: en.khanacademy.org
- González, A. і Raisman, J. "Глюколіз: цикл цитозоля" (31 серпня 2005 р.) В гіпертекстах області біології. Отримано 11 вересня 2017 року з Гіпертекстів в області біології: biologia.edu.ar
- Сміт, Дж. "Що таке гліколіз" (31 травня 2017 року) у новинах "Медицина". Отримано 11 вересня 2017 р. З новини Medical: news-medical.net
- Бейлі, Л. "10 кроків гліколізу" (8 червня 2017) в Thoughco. Отримано 11 вересня 2017 р. З компанії Thoughco: thoughtco.com
- Berg, J., Tymoczko, J. and Stryer, L. "Біохімія. 5-е видання. " В Національному центрі біотехнологічної інформації. Отримано 11 вересня 2017 року з Національного центру інформації про біотехнології: ncbi.nlm.nih.gov
- "Гліцерол-3-фосфатдегідрогеназа" в Clínica Universidad de Navarra. Отримано 11 вересня 2017 р. З Клініка Universidad de Navarra: cun.es
- "Кроки клітинного дихання" в Академії Хан. Отримано 11 вересня 2017 року від Khan Academy: en.khanacademy.org.