Гліколіз - це весь набір процесів, які організм виконує автоматично. Як відомо, людині потрібно багато енергії, щоб мати можливість виконувати всі свої повсякденні справи, для цього вона повинна підтримувати повноцінний раціон на основі овочів, білків, фруктів і, перш за все, мати в своєму складі одне з найважливіших джерел енергії, наприклад, глюкоза. Глюкоза потрапляє в організм через їжу і в різних хімічних формах, які згодом перетворюються в інші, це відбувається внаслідок різних обмінних процесів.
Що таке гліколіз
Зміст
Гліколіз являє собою спосіб, за допомогою якого організм ініціює розпад молекул глюкози з отриманням речовини, яка може забезпечити організм енергією. Це шлях обміну речовин, відповідальний за окислення глюкози, з метою набуття енергії для клітини. Це являє собою найбільш безпосередній спосіб уловлювання цієї енергії, крім того, це один із шляхів, який, як правило, вибирається в рамках вуглеводного обміну.
Серед його функцій - генерування високоенергетичних молекул НАДН та АТФ як причини походження клітинної енергії у процесах бродіння та аеробного дихання.
Ще однією функцією, яку виконує гліколіз, є створення пірувату (основної молекули в клітинному метаболізмі), який переходить у цикл клітинного дихання як елемент аеробного дихання. Крім того, він утворює 3 і 6 вуглецевих проміжних продуктів, які зазвичай використовуються в різних клітинних процесах.
Гліколіз складається з 2 стадій, кожна складається з 5 реакцій. Стадія № 1 включає перші п’ять реакцій, потім вихідна молекула глюкози перетворюється на дві молекули 3-фосфогліцеральдегіду.
Цю стадію зазвичай називають підготовчою стадією, тобто вона тут, коли глюкоза ділиться на дві молекули по 3 вуглецю кожна; що включає дві фосфорні кислоти (дві молекули гліцеральдегіду 3 фосфату). Також можливо, що гліколіз відбувається в рослинах, загалом ця інформація, як правило, пояснюється в гліколізі pdf.
Відкриття гліколізу
У 1860 р. Були проведені перші дослідження, пов'язані з ферментом гліколізу, які були розроблені Луї Пастером, який виявив, що бродіння відбувається завдяки втручанню різних мікроорганізмів, роками пізніше, в 1897 р. Едуард Бухнер відкрив екстракт клітина, яка може спричинити бродіння.
У 1905 р. Був зроблений ще один внесок у теорію, оскільки Артур Харден і Вільям Янг визначили, що клітинні фракції молекулярної маси необхідні для ферментації, однак ці маси повинні бути високими і чутливими до тепла, тобто вони повинні бути ферментами.
Вони також стверджували, що необхідна фракція цитоплазми з низькою молекулярною масою та термостійкістю, тобто коферменти типу АТФ, АДФ та НАД +. Детальніше було підтверджено в 1940 р. Втручанням Отто Мейєрхофа та Луїса Лелуара, які приєдналися до нього через кілька років. Вони мали певні труднощі при визначенні шляху бродіння, включаючи короткий термін життя та низькі концентрації проміжних продуктів у гліколітичних реакціях, які завжди закінчувались швидко.
Крім того, було показано, що фермент гліколізу відбувається в цитозолі еукаріотичних і прокаріотичних клітин, але в рослинних клітинах гліколітичні реакції відбувалися в циклі кальвіну, який відбувається в хлоропластах. Філогенетично древні організми включені до збереження цього шляху, саме для них він вважається одним із найдавніших шляхів метаболізму. Після закінчення цього узагальненого гліколізу ми можемо широко говорити про його цикли або фази.
Цикл гліколізу
Як вже згадувалося раніше, існує ряд фаз або циклів у гліколізі, які мають найвище значення, це фаза витрат енергії та фаза енергетичної користі, що можна пояснити як схему гліколізу або просто перерахувавши кожну з реакцій гліколізу. Вони, в свою чергу, розбиті на 4 частини або основні елементи, які будуть детально пояснені нижче.
Етап витрат енергії
Це фаза, яка відповідає за перетворення молекули глюкози в дві молекули гліцеральдегіду, однак для цього потрібно 5 етапів, це гексокіназа, глюкоза-6-Р ізомераза, фосфофруктокіназа, альдолаза та тріоза. фосфат-ізомерази, що буде докладно описано нижче:
- Гексокіназа: для збільшення енергії глюкози гліколіз повинен викликати реакцію, це фосфорилювання глюкози. Тепер, щоб відбулася ця активація, потрібна реакція, каталізована ферментом гексокінази, тобто перенесення фосфатної групи з АТФ, яку можна додати з фосфатної групи до ряду молекул, які подібний до глюкози, включаючи манозу та фруктозу. Як тільки ця реакція відбудеться, її можна буде використовувати в інших процесах, але лише за необхідності.
- Глюкоза-6-Р ізомераза: це дуже важливий крок, оскільки саме тут визначається молекулярна геометрія, яка впливатиме на критичні фази гліколізу, перша - та, що додає фосфатну групу до продукту реакції по-друге, коли збираються створити дві молекули гліцеральдегіду, які, нарешті, будуть попередниками пірувату. Глюкоза 6 фосфат ізомеризується до фруктози 6 фосфату в цій реакції, і це відбувається за допомогою ферменту глюкоза 6 фосфат ізомераза.
- Фосфофруктокіназа: у цьому процесі гліколізу фосфорилювання фруктози 6 фосфату здійснюється на вуглеці 1, крім того, витрата АТФ здійснюється через фермент фосфофруктокінази 1, більш відомий як PFK1.
Завдяки всьому вищезазначеному, фосфат має низьку енергію гідролізу та незворотний процес, зрештою отримуючи продукт під назвою фруктоза 1,6 бісфосфат. Незворотна якість є обов’язковою, оскільки вона перетворює її на контрольну точку гліколізу, тому вона поміщається в цю, а не в першу реакцію, оскільки крім глюкози є інші субстрати, яким вдається потрапити в гліколіз.
- Альдолаза: цьому ферменту вдається розбити фруктозу 1,6 бісфосфат на дві молекули 3-вуглецю, які називаються триозами, ці молекули називаються дигідроксиацетонфосфатом та гліцеральдегід 3 фосфатом. Цей розрив зроблений завдяки конденсації альдолу, яка, до речі, є оборотною.
Основною характеристикою цієї реакції є вільна енергія від 20 до 25 кДж / моль, і це не відбувається в звичайних умовах, навіть менш спонтанно, але коли мова йде про внутрішньоклітинні умови, вільна енергія невелика, це пов'язано з тим, що існує низька концентрація субстратів, і саме це робить реакцію оборотною.
- Тріоза-фосфат-ізомераза: у цьому процесі гліколізу існує стандартна і позитивна вільна енергія, це генерує процес, який не є сприятливим, але генерує негативну вільну енергію, це призводить до утворення G3P у бажаному напрямку. Крім того, слід враховувати, що єдиним, хто може слідувати за рештою стадіями гліколізу, є гліцеральдегід 3 фосфат, тому інша молекула, що утворюється в результаті реакції фосфату дигідроксиацетону, перетворюється на гліцеральдегід 3 фосфат.
У фосфорилюванні глюкози є дві переваги, перша заснована на тому, що глюкоза стає реактивним метаболічним агентом, друга полягає в тому, що досягається те, що фосфат глюкози 6 не може проходити крізь клітинну мембрану, сильно відрізняючись від глюкози Оскільки він має негативний заряд, який фосфатна група надає молекулі, у такий спосіб ускладнює перетин. Все це запобігає втраті енергетичного субстрату клітини.
Крім того, у фруктози є алостеричні центри, чутливі до концентрацій проміжних продуктів, таких як жирні кислоти та цитрат. У цій реакції виділяється фермент фосфофруктокіназа 2, який відповідає за фосфорилювання у вуглеці 2 і регулювання його.
На цьому етапі споживається лише АТФ на першому та третьому етапі, крім того, слід пам’ятати на четвертому етапі, утворюється молекула гліцеральдегід-3-фосфату, але в цій реакції генерується друга молекула. З цього слід розуміти, що звідси всі наступні реакції відбуваються двічі, це пов’язано з 2 молекулами гліцеральдегіду, що генеруються з тієї самої фази.
Ефект енергетичної вигоди
Поки енергія АТФ споживається в першій фазі, у цій фазі гліцеральдегід стає молекулою з більшою кількістю енергії, тож нарешті отримується остаточна користь: 4 молекули АТФ. Кожна з реакцій гліколізу пояснюється в цьому розділі:
- Гліцеральдегід-3-фосфатдегідрогенази: в цій реакції, глицеральдегид 3 фосфат окислюється з допомогою NAD +, тільки тоді може фосфатний іон бути доданий до молекули, яка здійснюється з допомогою фосфатдегідрогенази ферменту глицеральдегид 3 в 5 етапів, таким чином,, збільшує загальну енергію сполуки.
- Фосфогліцерат-кіназа: у цій реакції ферменту фосфогліцерат-кіназі вдається перенести фосфатну групу 1,3-бісфосфогліцерату до молекули АДФ, це генерує першу молекулу АТФ на шляху енергетичних переваг. Оскільки глюкоза перетворюється на дві молекули гліцеральдегіду, у цій фазі відновлюється 2 АТФ.
- Мутаза фосфогліцерату: в цій реакції відбувається зміна положення фосфату С3 на С2, обидві є дуже подібними та оборотними енергіями з коливаннями вільної енергії, близькою до нуля. Тут 3-фосфогліцерат, отриманий в результаті попередньої реакції, перетворюється на 2-фосфогліцерат, однак ферментом, який каталізує цю реакцію, є мутаза фосфогліцерату.
- Енолаза: цей фермент забезпечує утворення подвійних зв’язків у 2 фосфогліцераті, це призводить до того, що молекула води, яка утворилася воднем із С2 та ОН із С3, буде усунена, в результаті чого утворюється фосфоенолпіруват.
- Піруваткіназа: тут відбувається дефосфорилювання фосфоенолпірувату, саме тоді отримують фермент піруват і АТФ, незворотна реакція, яка відбувається з піруваткіназою (ферментом, який, до речі, залежить від калію та магнію.
Продукти гліколізу
Оскільки метаболічний напрямок проміжних продуктів у реакціях залежить від клітинних потреб, кожного посередника можна розглядати як продукти реакцій, то кожен продукт буде (в порядку згідно з реакціями, що пояснювались раніше) таким чином:
- Фосфат глюкози 6
- Фруктоза 6 фосфат
- Фруктоза 1,6 бісфосфат
- Дигідроксиацетонфосфат
- Гліцеральдегід 3 фосфат
- 1,3 бісфосфогліцерат
- 3 фосфогліцерат
- 2 фосфогліцерат
- Фосфоенолпіруват
- Піруват
Глюконеогенез
Це анаболічний шлях, при якому синтез глікогену відбувається через простий попередник, це фосфат глюкози 6. Глікогенез відбувається в печінці та м’язах, але меншою мірою відбувається в останніх. Він активується через інсулін у відповідь на високий рівень глюкози, який може виникнути після вживання їжі, що містить вуглеводи.
Глюконеогенез створюється шляхом включення повторюваних одиниць глюкози, які приходять в в вигляді UDP-глюкози в розділовий глікоген, які існували раніше, і що на основі glycogenin білків, яких утворена двома ланцюгами autoglicosilan і що, крім того, вони можуть приєднати свої ланцюги до октамеру глюкози.
