Glykolýza je celá skupina procesov, ktoré telo vykonáva automaticky. Ako je známe, človek potrebuje veľa energie na to, aby mohol vykonávať všetky svoje každodenné činnosti, musí preto udržiavať správnu stravu založenú na zelenine, bielkovinách, ovocí a predovšetkým musí mať zabudovaný jeden z najdôležitejších zdrojov energie napríklad glukóza. Glukóza vstupuje do tela potravou a v rôznych chemických formách, ktoré sa neskôr stanú inými, sa to deje z rôznych metabolických procesov.
Čo je to glykolýza
Obsah
Glykolýza predstavuje spôsob, ktorým telo iniciuje rozklad molekúl glukózy, aby získal látku, ktorá môže telu dodať energiu. Toto je metabolická cesta zodpovedná za oxidáciu glukózy, aby sa získala energia pre bunku. Predstavuje najbezprostrednejší spôsob zachytenia tejto energie, navyše je to jedna z ciest, ktorá sa všeobecne volí v rámci metabolizmu uhľohydrátov.
Medzi jeho funkcie patrí generovanie vysokoenergetických molekúl NADH a ATP ako príčiny pôvodu bunkovej energie vo fermentačných a aeróbnych dýchacích procesoch.
Ďalšou funkciou, ktorú glykolýza vykonáva, je tvorba pyruvátu (základnej molekuly v bunkovom metabolizme), ktorý prechádza do cyklu bunkového dýchania ako prvok aeróbneho dýchania. Okrem toho generuje 3 a 6 uhlíkových medziproduktov, ktoré sa bežne používajú v rôznych bunkových procesoch.
Glykolýza sa skladá z 2 stupňov, pričom každý z nich sa skladá z 5 reakcií. Fáza číslo 1 obsahuje prvých päť reakcií, potom sa pôvodná molekula glukózy prevedie na dve molekuly 3-fosfoglyceraldehydu.
Tento stupeň sa všeobecne nazýva prípravný stupeň, to znamená, že je tu, keď sa glukóza rozdelí na dve molekuly, každá s 3 atómami uhlíka; obsahujúce dve kyseliny fosforečné (dve molekuly glyceraldehyd-3-fosfátu). Je tiež možné, že ku glykolýze dochádza v rastlinách. Spravidla sú tieto informácie vysvetlené v pdf o glykolýze.
Objav glykolýzy
V roku 1860 boli uskutočnené prvé štúdie týkajúce sa enzýmu glykolýzy, ktoré pripravil Louis Pasteur, ktorý zistil, že ku kvaseniu dochádza vďaka zásahu rôznych mikroorganizmov, o roky neskôr, v roku 1897, objavil extrakt Eduard Buchner bunka, ktorá by mohla spôsobiť fermentáciu.
V roku 1905 došlo k ďalšiemu príspevku k tejto teórii, pretože Arthur Harden a William Young určili, že na uskutočnenie fermentácie sú potrebné bunkové frakcie molekulovej hmotnosti, avšak tieto hmoty musia byť vysoké a citlivé na teplo, to znamená, že musia ísť o enzýmy..
Tiež tvrdili, že je potrebná cytoplazmatická frakcia s nízkou molekulovou hmotnosťou a tepelnou odolnosťou, to znamená koenzýmy typu ATP, ADP a NAD +. V roku 1940 bolo potvrdených viac podrobností zásahom Otta Meyerhofa a Luisa Leloira, ktorí sa k nemu pripojili o niekoľko rokov neskôr. Mali určité ťažkosti s určením fermentačnej dráhy, vrátane krátkej životnosti a nízkych koncentrácií medziproduktov v glykolytických reakciách, ktoré vždy skončili rýchlo.
Ďalej sa ukázalo, že glykolýzny enzým sa vyskytuje v cytosole eukaryotických a prokaryotických buniek, ale v rastlinných bunkách boli glykolytické reakcie v kalvínovom cykle, ktorý sa vyskytuje v chloroplastoch. Fylogeneticky staré organizmy sú zahrnuté v konzervácii tejto cesty, práve pre ňu sa považuje za jednu z najstarších metabolických ciest. Po dokončení tejto súhrnnej glykolýzy môžete podrobne hovoriť o jej cykloch alebo fázach.
Cyklus glykolýzy
Ako už bolo spomenuté vyššie, v glykolýze existuje niekoľko fáz alebo cyklov, ktoré sú nanajvýš dôležité, jedná sa o fázu výdaja energie a fázu energetického prínosu, čo možno vysvetliť ako schému glykolýzy alebo jednoducho uvedením každej z glykolýznych reakcií. Tieto sú následne rozdelené na 4 časti alebo základné prvky, ktoré budú podrobne vysvetlené ďalej.
Fáza výdaja energie
Je to fáza, ktorá je zodpovedná za transformáciu molekuly glukózy na dve molekuly glyceraldehydu. Na to je však potrebných 5 krokov, ktorými sú hexokináza, glukóza-6-P izomeráza, fosfofruktokináza, aldoláza a trióza. fosfát izomeráza, ktorá bude podrobne uvedená nižšie:
- Hexokináza: na zvýšenie energie glukózy musí glykolýza vyvolať reakciu, to je fosforylácia glukózy. Teraz, aby táto aktivácia prebehla, je potrebná reakcia katalyzovaná hexokinázovým enzýmom, to znamená prenos fosfátovej skupiny z ATP, ktorý sa môže pridať z fosfátovej skupiny na sériu molekúl, ktoré sú podobné glukóze, vrátane manózy a fruktózy. Len čo k tejto reakcii dôjde, môže sa použiť v iných procesoch, ale iba v nevyhnutných prípadoch.
- Glukóza-6-P izomeráza: toto je veľmi dôležitý krok, pretože tu je definovaná molekulárna geometria, ktorá ovplyvní kritické fázy glykolýzy, prvá je tá, ktorá pridáva fosfátovú skupinu k reakčnému produktu, druhým je, keď sa majú vytvoriť dve molekuly glyceraldehydu, ktoré nakoniec budú prekurzormi pyruvátu. Glukóza-6-fosfát sa v tejto reakcii izomerizuje na fruktóza-6-fosfát a robí to prostredníctvom enzýmu glukóza-6-fosfát-izomerázy.
- Fosfofruktokináza: v tomto procese glykolýzy sa fosforylácia fosfátu fruktózy 6 uskutočňuje na uhlíku 1, okrem toho sa výdaj ATP uskutočňuje pomocou enzýmu fosfofruktokinázy 1, známejšieho ako PFK1.
Z dôvodu vyššie uvedeného má fosfát nízku energiu na hydrolýzu a je nezvratný. Nakoniec sa získa produkt s názvom fruktóza-1,6-bisfosfát. Ireverzibilná kvalita je nevyhnutná, pretože sa z nej stáva kontrolný bod glykolýzy, preto sa umiestňuje do tejto a nie do prvej reakcie, pretože okrem glukózy existujú ďalšie substráty, ktorým sa podarí vstúpiť do glykolýzy.
- Aldoláza: tento enzým štiepi fruktóza-1,6-bisfosfát na dve 3-uhlíkové molekuly nazývané triózy, tieto molekuly sa nazývajú dihydroxyacetónfosfát a glyceraldehyd-3-fosfát. Tento zlom nastáva vďaka kondenzácii aldolu, ktorá je mimochodom reverzibilná.
Táto reakcia má ako svoju hlavnú charakteristiku voľnú energiu medzi 20 a 25 Kj / mol a nedochádza k nej za normálnych podmienok, ani menej spontánne, ale pokiaľ ide o intracelulárne podmienky, je voľná energia malá, je to preto, že nízka koncentrácia substrátov a práve to robí reakciu reverzibilnou.
- Trióza fosfát izomeráza: v tomto procese glykolýzy existuje štandardná a pozitívna voľná energia, ktorá generuje proces, ktorý nie je uprednostňovaný, ale generuje negatívnu voľnú energiu, čo vedie k tvorbe G3P v preferovanom smere. Ďalej je potrebné vziať do úvahy, že jediný, kto môže nasledovať zvyšné kroky glykolýzy, je glyceraldehyd 3 fosfát, takže druhá molekula generovaná reakciou dihydroxyacetón fosfátu sa prevedie na glyceraldehyd 3 fosfát.
Fosforylácia glukózy má dve výhody, prvá spočíva v tom, že sa z glukózy stane reaktívne metabolické činidlo, druhou je to, že sa dosiahne to, že glukóza-6-fosfát nemôže prechádzať cez bunkovú membránu, veľmi odlišne od glukózy., pretože má záporný náboj, ktorý poskytuje molekule fosfátová skupina, týmto spôsobom komplikuje jeho kríženie. To všetko zabraňuje strate energetického substrátu bunky.
Ďalej má fruktóza alosterické centrá, ktoré sú citlivé na koncentrácie medziproduktov, ako sú mastné kyseliny a citrát. Pri tejto reakcii sa uvoľňuje enzým fosfofruktokináza 2, ktorý je zodpovedný za fosforyláciu na uhlíku 2 a jeho reguláciu.
V tomto kroku sa v prvom a treťom kroku spotrebuje iba ATP, navyše je potrebné pamätať na to, že v štvrtom kroku sa vytvorí molekula glyceraldehyd-3-fosfátu, ale pri tejto reakcii sa vytvorí druhá molekula. Z toho vyplýva, že odtiaľ všetky nasledujúce reakcie prebiehajú dvakrát, čo je spôsobené 2 molekulami glyceraldehydu generovanými z tej istej fázy.
Fáza energetického prínosu
Zatiaľ čo energia ATP sa spotrebuje v prvej fáze, v tejto fáze sa glyceraldehyd stane molekulou s väčším množstvom energie, takže sa nakoniec získa konečný úžitok: 4 molekuly ATP. Každá z glykolýznych reakcií je vysvetlená v tejto časti:
- Glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenáza: pri tejto reakcii sa glyceraldehyd -3-fosfát oxiduje pomocou NAD +, až potom je možné k molekule pridať fosfátový ión, ktorý sa uskutočňuje enzýmom glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenázou v 5 krokoch, týmto spôsobom, zvyšuje celkovú energiu zlúčeniny.
- Fosfoglycerátkináza: v tejto reakcii sa enzýmu fosfoglycerátkinázy podarí preniesť fosfátovú skupinu 1,3-bisfosfoglycerátu na molekulu ADP, čím sa vytvorí prvá molekula ATP v dráhe energetických výhod. Pretože sa glukóza transformuje na dve molekuly glyceraldehydu, v tejto fáze sa izoluje 2 ATP.
- Fosfoglycerát mutáza: čo sa stane v tejto reakcii, je zmena polohy fosfátu C3 na C2, obe sú veľmi podobné a reverzibilné energie s variáciami voľnej energie, ktorá sa blíži k nule. Tu sa 3 fosfoglycerát získaný z predchádzajúcej reakcie prevedie na 2 fosfoglycerát, avšak enzýmom, ktorý katalyzuje túto reakciu, je fosfoglycerát mutáza.
- Enoláza: tento enzým dáva tvorbu dvojitej väzby v 2 fosfoglycerát, spôsobí molekuly vody, ktorý bol vytvorený vodíkom C2 a C3 OH, ktoré majú byť odstránené, čo vedie k fosfoenolpyruvát.
- Pyruvátkináza: tu dochádza k defosforylácii fosfoenolpyruvátu, potom sa získa enzým pyruvát a ATP, čo je nezvratná reakcia, ktorá nastáva z pyruvátkinázy (enzým, ktorý je mimochodom závislý od draslíka a horčík.
Produkty glykolýzy
Pretože metabolický smer medziproduktov v reakciách závisí od bunkových potrieb, každý medziprodukt možno považovať za produkt reakcií, potom by každý produkt bol (v poradí podľa skôr vysvetlených reakcií) nasledovný:
- Fosfát glukózy 6
- Fruktóza 6 fosfát
- Fruktóza 1,6-bisfosfát
- Dihydroxyacetónfosfát
- Glyceraldehyd-3-fosfát
- 1,3-bisfosfoglycerát
- 3 fosfoglycerát
- 2 fosfoglycerát
- Fosfoenolpyruvát
- Pyruvát
Glukoneogenéza
Je to anabolická cesta, pri ktorej dochádza k syntéze glykogénu prostredníctvom jednoduchého predchodcu, ktorým je glukóza-6-fosfát. Glykogenéza sa vyskytuje v pečeni a svaloch, ale v druhom prípade k nej dochádza v menšej miere. Aktivuje sa prostredníctvom inzulínu v reakcii na vysoké hladiny glukózy, ktoré sa môžu vyskytnúť po konzumácii potravín obsahujúcich sacharidy.
Glukoneogenézy je vytvorená začlenením opakované glukózových jednotiek, ktoré prichádzajú v v podobe UDP-glukózy do glykogénu rozdeľovača, ktoré predtým existovali a ktoré je založené na glycogenin proteíny, ktoré je tvorené dvoma reťazami autoglicosilan a že navyše môžu spojiť svoje reťazce s oktamérom glukózy.
