Fáze a funkce glukolýzy

glykolýzu nebo glykolýza je proces, kterým se molekula glukózy rozkládá na dvě molekuly pyruvátu. Energie se vyrábí prostřednictvím glykolýzy, kterou tělo využívá v různých buněčných procesech.

Glykolýza je také známý jako Embden-Meyerhof cyklu, na počest Gustava Embden a Otto Fritz Meyerhof, kteří byli objevitelé tohoto postupu.

Glykolýza je generována v buňkách, konkrétně v cytosolu umístěném v cytoplazmě. Toto je nejrozšířenější postup ve všech živých bytostech, protože je generován ve všech typech buněk, jak eukaryotických, tak prokaryotických..

To znamená, že zvířata, rostliny, bakterie, houby, řasy a dokonce i protozoární organismy jsou náchylné k procesu glykolýzy.

Hlavním cílem glykolýzy je produkovat energii, která je pak použita v jiných buněčných procesech těla.

Glykolýza odpovídá počátečnímu kroku, ze kterého vzniká proces buněčné nebo aerobní respirace, při kterém je nutná přítomnost kyslíku..

V případě prostředí, které postrádá kyslík, má významnou účast také glykolýza, protože přispívá k procesu fermentace.

Index

• 1 Fáze glykolýzy
  • 1.1 Fáze energetické náročnosti
  • 1.2 Fáze uvolňování energie
• 2 Funkce glykolýzy
  • 2.1 Neuronová ochrana
• 3 Odkazy

Fáze glykolýzy

Glykolýza je generována jako důsledek deseti fází. Těchto deset fází lze vysvětlit zjednodušeným způsobem, přičemž se určují dvě hlavní kategorie: první, ve které je potřeba energie; a druhá, ve které se vyrábí nebo uvolňuje více energie.

Fáze energetických potřeb

Začíná molekulou glukózy, která je získána z cukru, který má molekulu glukózy a molekulu fruktózy.

Jakmile je molekula glukózy oddělena, je spojena se dvěma fosfátovými skupinami, nazývanými také kyseliny fosforečné.

Tyto kyseliny fosforečné pocházejí z adenosintrifosfátu (ATP), což je prvek, který je považován za jeden z hlavních zdrojů energie, který je vyžadován v různých činnostech a funkcích buněk..

Se začleněním těchto fosfátových skupin se molekula glukózy modifikuje a přijme další název: fruktosa-1,6-bisfosfát.

Kyseliny fosforečné vytvářejí v této nové molekule nestabilní situaci, která má za následek rozdělení na dvě části.

V důsledku toho vznikají dva různé cukry, každý s fosfatizovanými vlastnostmi a se třemi uhlíky.

Ačkoli tyto dva cukry mají stejné základy, mají vlastnosti, které je odlišují od sebe.

První z nich se nazývá glyceraldehyd-3-fosfát a je to ten, který se dostane přímo do další fáze glykolytického procesu..

Generovaný druhý třikarbonátový fosfát se nazývá dihydroxyaceton fosfát, známý pod zkratkou DHAP. Podílí se také na následujících krocích glykolýzy poté, co se stala stejnou složkou prvního cukru generovaného z procesu: glyceraldehyd-3-fosfát.

Tato transformace dihydroxyaceton fosfátu na glyceraldehyd-3-fosfát je generována enzymem, který se nachází v cytosolu buněk a nazývá se glycerol-3-fosfátdehydrogenáza. Tento proces přeměny je známý jako "kyvadlový fosfát glycerolu".

Obecně lze říci, že první fáze glykolýzy je založena na modifikaci molekuly glukózy ve dvou molekulách triosefosfátu. Je to fáze, ve které k oxidaci nedochází.

Uvedený krok se skládá z pěti kroků zvaných reakce a každý z nich je katalyzován vlastním specifickým enzymem. 5 kroků přípravné fáze nebo energetické náročnosti jsou následující:

První krok

Prvním krokem v glykolýze je přeměna glukózy na glukóza-6-fosfát. Enzym, který tuto reakci katalyzuje, je hexokináza. Zde je glukózový kruh fosforylován.

Fosforylace spočívá v přidání fosfátové skupiny k molekule odvozené od ATP. Výsledkem je, že v tomto bodě glykolýzy bylo spotřebováno 1 molekula ATP.

Reakce probíhá pomocí enzymu hexokinázy, což je enzym, který katalyzuje fosforylaci mnoha šestiprvkových struktur glukózy podobných kruhu..

Atomový hořčík (Mg) také ovlivňuje ochranu negativních nábojů fosfátových skupin v molekule ATP.

Výsledkem této fosforylace je molekula s názvem glukóza-6-fosfát (G6P), tak pojmenovaný protože uhlík 6 glukózy fosfátové skupiny získává.

Druhý krok

Druhý krok glykolýzy zahrnuje transformaci glukóza-6-fosfátu na fruktóza-6-fosfát (F6P). K této reakci dochází pomocí enzymu fosfoglukóza izomerázy.

Jak naznačuje název enzymu, tato reakce znamená isomerační účinek.

Reakce zahrnuje přeměnu vazby uhlík-kyslík za účelem modifikace šestičlenného kruhu v pětičlenném kruhu.

Reorganizace nastává, když je otevřen šestičlenný kroužek a poté uzavřen takovým způsobem, že první uhlík se nyní stává vnějším k kruhu..

Třetí krok

Ve třetím kroku glykolýzy se fruktosa-6-fosfát převádí na fruktosa-1,6-bifosfát (FBP)..

Podobně jako reakce, ke které dochází v prvním kroku glykolýzy, druhá molekula ATP poskytuje fosfátovou skupinu, která je přidána k molekule fruktosa-6-fosfátu..

Enzym, který tuto reakci katalyzuje, je fosfofruktokináza. Stejně jako v kroku 1 je zapojen atom hořčíku, který pomáhá chránit záporné náboje.

Čtvrtý krok

Enzyláza rozděluje fruktózový 1,6-bisfosfát na dva cukry, které jsou navzájem isomery. Tyto dva cukry jsou dihydroxyaceton fosfát a glyceraldehyd trifosfát.

V této fázi využívá aldolázy enzym, který katalyzuje štěpení fruktóza 1,6-bi-fosfátu (FBP) produkovat dvě molekuly 3 atomy uhlíku. Jedna z těchto molekul se nazývá glyceraldehyd trifosfát a druhý se nazývá dihydroxyacetonfosfát.

Krok pět

Enzym trifosfát izomeráza rychle proniká molekulami dihydroxyaceton fosfátu a glyceraldehyd trifosfátu. Glyceraldehyd fosfát je eliminován a / nebo použit v dalším kroku glykolýzy.

Glyceraldehyd trifosfát je jedinou molekulou, která pokračuje v glykolytické dráze. Výsledkem je, že po všech produkovaných molekulách dihydroxyaceton fosfátu následuje enzym trifosfát izomeráza, který přeskupuje dihydroxyaceton fosfát v glyceraldehyd trifosfátu tak, aby mohl pokračovat v glykolýze..

V tomto bodě glykolytické dráhy existují dvě molekuly tří uhlíků, ale glukóza dosud nebyla zcela převedena na pyruvát..

Fáze uvolňování energie

Dvě molekuly s třemi uhlíkovými cukry, které vznikly v první fázi, budou nyní podrobeny další sérii transformací. Způsob, který bude popsán níže, bude vytvořen dvakrát pro každou molekulu cukru.

Za prvé, jedna z molekul bude disponovat dva elektrony a dva protony a, v důsledku tohoto vydání, fosfát je přidán další molekule cukru. Součást se nazývá 1,3-bisfosfoglycerát.

Dále se 1,3-bifosfoglycerát zbaví jedné z fosfátových skupin, které se nakonec stanou molekulou ATP.

V tomto okamžiku se uvolňuje energie. Molekula, která je výsledkem tohoto uvolňování fosfátu, se nazývá 3-fosfoglycerát.

3-fosfoglycerát se stává dalším prvkem, který se mu rovná, ale má určité vlastnosti, pokud jde o molekulární strukturu. Tento nový prvek je 2-fosfoglycerát.

V předposledním kroku procesu glykolýzy, 2-fosfoglycerát se převede na fosfoenolpyruvát v důsledku ztráty molekuly vody.

Nakonec se fosfoenolpyruvát zbaví další fosfátové skupiny, což je také postup, při němž vzniká ATP molekula, a tudíž uvolnění energie..

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

Na konci glykolýzy jsou vytvořeny dvě molekuly pyruvátu, čtyři z ATP a dva z nikotinamidadenin dinukleotidu vodíku (NADH), prvek z nich, který také podporuje tvorbu ATP molekul v těle..

Jak jsme viděli, v druhé polovině glykolýzy dochází k pěti zbývajícím reakcím. Tato fáze je také známa jako oxidační.

Navíc pro každý krok zasahuje specifický enzym a reakce této fáze se vyskytují dvakrát pro každou molekulu glukózy. 5 kroků fáze přínosu nebo uvolnění energie je následující:

První krok

V tomto kroku dochází ke dvěma hlavním událostem, z nichž jeden je, že glyceraldehyd trifosfát je oxidován koenzymem nikotinamidadenindinukleotidu (NAD); a na druhé straně je molekula fosforylována přidáním volné fosfátové skupiny.

Enzym, který tuto reakci katalyzuje, je glyceraldehyd trifosfát dehydrogenáza.

Tento enzym obsahuje vhodné struktury a udržuje molekulu v takové poloze, že umožňuje molekule nikotinamidadenindinukleotidu extrahovat vodík z glyceraldehyd trifosfátu, konvertující NAD na NAD dehydrogenázu (NADH).

Pak napadá fosfátová skupina glyceraldehyd trifosfátovou molekulu a uvolní enzym k výrobě 1,3 bisfoglicerato, NADH a atom vodíku.

Druhý krok

V této fázi se 1,3 bisfosfoglykát převede enzymem fosfoglycerátkináza na trifosfoglycerát.

Tato reakce zahrnuje ztrátu fosfátové skupiny z výchozího materiálu. Fosfát se převádí na molekulu adenosin-difosfátu, která produkuje první molekulu ATP.

Protože ve skutečnosti existují dvě molekuly 1,3 bifosglycerátu (protože tam byly dva produkty 3 uhlíků ze stupně 1 glykolýzy), dvě molekuly ATP jsou v tomto kroku syntetizovány..

S touto syntézou ATP jsou první dvě molekuly použité ATP zrušeny, což způsobuje síť 0 molekul ATP až do této fáze glykolýzy..

Opět je pozorováno, že se jedná o atom hořčíku, který chrání negativní náboje ve fosfátových skupinách molekuly ATP.

Třetí krok

Tento krok zahrnuje jednoduché přeskupení polohy fosfátové skupiny v molekule 3-fosfoglycerátu, která ji převádí na 2 fosfoglyceráty..

Molekula, která se podílí na katalýze této reakce, se nazývá fosfoglycerátová mutáza (PGM). Mutáza je enzym, který katalyzuje přenos funkční skupiny z jedné pozice v jedné molekule na druhou.

Reakční mechanismus pokračuje přidáním další fosfátové skupiny do 2 'polohy 3 fosfoglycerátu. Potom enzym odstraní fosfát z 3 'polohy, přičemž zůstane pouze 2' fosfát, a tak se získá 2 fosfoglycerát. Tímto způsobem je enzym také obnoven do svého původního fosforylovaného stavu.

Čtvrtý krok

Tento krok zahrnuje přeměnu 2 fosfoglycerátu na fosfoenolpyruvát (PEP). Reakce je katalyzována enolázovým enzymem.

Enolasy působí odstraněním skupiny vody nebo dehydratací 2-fosfoglycerátu. Specifičnost kapsy enzymu umožňuje, aby se elektrony v substrátu přeskupily takovým způsobem, že zbývající fosfátová vazba se stane velmi nestabilní, čímž se připraví substrát pro další reakci..

Krok pět

Poslední krok glykolýzy převádí fosfoenolpyruvát na pyruvát pomocí enzymu pyruvate kinázy.

Jak naznačuje název enzymu, tato reakce zahrnuje přenos fosfátové skupiny. Fosfátová skupina navázaná na 2 'uhlík fosfoenolpyruvátu je přenesena na molekulu adenosin-difosfátu, produkující ATP.

Opět, protože existují dvě molekuly fosfoenolpyruvátu, zde se ve skutečnosti tvoří dvě molekuly adenosintrifosfátu nebo ATP..

Funkce glykolýzy

Proces glykolýzy je životně důležitý pro všechny živé organismy, protože představuje postup, kterým je generována buněčná energie.

Tato generace energie podporuje dýchací procesy buněk a také proces fermentace.

Glukóza, která vstupuje do těla prostřednictvím spotřeby cukrů, má složité složení.

Prostřednictvím glykolýzy je možné tuto kompozici zjednodušit a převést na sloučeninu, kterou tělo může využít pro výrobu energie..

Prostřednictvím procesu glykolýzy jsou generovány čtyři molekuly ATP. Tyto molekuly ATP jsou hlavním způsobem, kterým organismus získává energii a podporuje vytváření nových buněk; Tvorba těchto molekul je proto nezbytná pro organismus.

Neuronová ochrana

Studie určily, že glykolýza hraje důležitou roli v chování neuronů.

Výzkumníci z University of Salamanca, Institut neurověd Castilla y León a Univerzitní nemocnice v Salamance zjistili, že zvyšující se glykolýza v neuronech implikuje rychlejší smrt těchto neuronů..

To je důsledek neuronů trpících tím, co nazývali oxidační stres. Čím nižší je glykolýza, tím větší je antioxidační síla na neuronech a tím větší je možnost přežití..

Důsledky tohoto objevu mohou mít pozitivní vliv na studie onemocnění charakterizovaných neuronální degenerací, jako je Alzheimerova choroba nebo Parkinsonova choroba..

Odkazy

1. "Co je pyruvát?" V Metabolic Guide. Citováno dne 11. září 2017 z Metabolic Guide: guiametabolica.org
2. "Glukolýza" v National Cancer Institute. Citováno dne 11. září 2017 z National Cancer Institute: cancer.gov
3. Pichel, J. "Našel mechanismus, který kontroluje glykolýzu a oxidační stres v neuronech" (11. června 2009) v Ibero-americké agentuře pro šíření vědy a technologie. Získáno dne 11. září 2017 od Ibero-americké agentury pro šíření vědy a technologie: dicyt.com
4. “Glucolysis” v Khan akademii. Citováno dne 11. září 2017 z Khan Academy: en.khanacademy.org
5. González, A. a Raisman, J. "Glukolýza: cyklus cytosolu" (31. srpna 2005) v Hypertextech oblasti biologie. Získáno dne 11. září 2017 z Hypertexts v biologické oblasti: biologia.edu.ar
6. Smith, J. "Co je glykolýza" (31. května 2017) v News Medical. Citováno dne 11. září 2017 z News Medical: news-medical.net
7. Bailey, L. "10 kroků glykolýzy" (8. června 2017) v Thoughco. Citováno dne 11. září 2017 z Thoughco: thoughtco.com
8. Berg, J., Tymoczko, J. a Stryer, L. "Biochemistry." 5. vydání. " V Národním centru biotechnologických informací. Získáno dne 11. září 2017 z Národního centra pro biotechnologické informace: ncbi.nlm.nih.gov
9. "Glycerol-3-fosfát dehydrogenáza" v Clínica Universidad de Navarra. Citováno dne 11 Září 2017 z Clínica Universidad de Navarra: cun.es
10. "Kroky buněčného dýchání" na Khan Academy. Citováno dne 11. září 2017 z Khan Academy: en.khanacademy.org.