Dele:
Glukolysefaser og -funksjoner
den glykolyse eller glykolyse er prosessen der et molekyl av glukose brytes ned i to pyruvatmolekyler. Energi er produsert gjennom glykolyse, som brukes av kroppen i forskjellige cellulære prosesser.
Glykolyse er også kjent som Embden-Meyerhof syklusen, til ære for Gustav Embden og Otto Fritz Meyerhof, som oppdaget denne prosedyren.
Glykolyse genereres i celler, spesielt i cytosolet plassert i cytoplasma. Dette er den mest utbredte prosedyren i alle levende vesener, fordi den genereres i alle typer celler, både eukaryotiske og prokaryotiske..
Dette innebærer at dyr, planter, bakterier, sopp, alger og til og med protozoa organismer er utsatt for glykolyseprosessen.
Hovedformålet med glykolyse er å produsere energi som deretter brukes i andre cellulære prosesser i kroppen.
Glykolysen tilsvarer det første trinn hvorfra prosessen med cellulær eller aerob åndedrag blir dannet, der tilstedeværelse av oksygen er nødvendig.
I tilfelle miljøer som mangler oksygen, har glykolyse også en viktig deltakelse, siden det bidrar til gjæringsprosessen.
index
- 1 faser av glykolyse
- 1.1 Energikravfase
- 1.2 Energi utgivelsesfase
- 2 Funksjoner av glykolyse
- 2.1 Neural beskyttelse
- 3 referanser
Faser av glykolyse
Glykolyse genereres som følge av ti faser. Disse ti faser kan forklares på en forenklet måte, ved å bestemme to hovedkategorier: den første, der det er et energibehov; og den andre, hvor mer energi produseres eller frigjøres.
Energibehovsfase
Den starter med et glukose molekyl som er oppnådd av sukker, som har glukose molekylet og et fruktosemolekyl.
Når glukosemolekylet er separert, er det forbundet med to fosfatgrupper, også kalt fosforsyrer.
Disse fosforsyrene er stammer fra adenosintrifosfat (ATP), et element som regnes som en av de viktigste energikilder som kreves i cellens forskjellige aktiviteter og funksjoner.
Ved inkorporering av disse fosfatgruppene er glukosemolekylet modifisert og vedtar et annet navn: fruktose-1,6-bisfosfat.
Fosforsyrene gir en ustabil situasjon i dette nye molekylet, noe som medfører at den er delt inn i to deler.
Som et resultat oppstår to forskjellige sukkerarter, hver med fosfatiserte egenskaper og med tre karboner.
Selv om disse to sukkerene har de samme basene, har de egenskaper som gjør dem forskjellige fra hverandre.
Den første kalles glyceraldehyd-3-fosfat, og er den som går direkte til neste fase av glykolyseprosessen.
Det andre trekarbonfosfatsukker som genereres, kalles dihydroksyacetonfosfat, kjent av akronymet DHAP. Det deltar også i følgende trinn av glykolyse etter at det har blitt den samme komponenten av det første sukker som genereres fra prosessen: glyceraldehyd-3-fosfat.
Denne transformasjonen av dihydroksyacetonfosfat til glyseraldehyd-3-fosfat genereres via et enzym som ligger i det cytosolen av celler og kalt glycerol-3-fosfat-dehydrogenase. Denne konverteringsprosessen er kjent som "glycerolfosfatbuss".
På en generell måte kan det sies at den første fasen av glykolyse er basert på modifisering av et glukosemolekyl i to molekyler triosfosfat. Det er scenen der oksydasjon ikke forekommer.
Nevnte trinn består av fem trinn kalt reaksjoner, og hver enkelt katalyseres av sitt eget spesifikke enzym. De fem trinnene i forberedelsesfasen eller energibehovet er følgende:
Første skritt
Det første trinnet i glykolyse er omdannelsen av glukose til glukose-6-fosfat. Enzymet som katalyserer denne reaksjonen er heksokinase. Her blir glukose-ringen fosforylert.
Fosforylering består i å legge til en fosfatgruppe til et molekyl avledet fra ATP. Som et resultat, på dette punkt av glykolyse, er 1 molekyl av ATP blitt konsumert.
Reaksjonen skjer ved hjelp av enzymet hexokinase, et enzym som katalyserer fosforyleringen av mange seks-element ring-lignende glukose strukturer.
Atomisk magnesium (Mg) intervenerer også for å beskytte de negative ladningene av fosfatgruppene i ATP-molekylet.
Resultatet av dette fosforylering er et molekyl som kalles glukose-6-fosfat (G6P), så kalt fordi karbon 6 av glukosefosfatgruppe kjøper.
Andre trinn
Det andre trinnet av glykolyse inkluderer transformasjonen av glukose-6-fosfat til fruktose-6-fosfat (F6P). Denne reaksjonen skjer ved hjelp av enzymet fosfoglukose isomerase.
Som navnet på enzymet tilsier, innebærer denne reaksjon en isomeriseringseffekt.
Reaksjonen involverer transformasjonen av karbon-oksygenbindingen for å modifisere den seks-ledige ringen i en femleddet ring.
Omorganiseringen finner sted når seks-medlemsringen åpnes og deretter stenges slik at det første karbon nå blir eksternt til ringen.
Tredje trinn
I tredje trinn av glykolyse omdannes fruktose-6-fosfat til fruktose-1,6-bifosfat (FBP).
I likhet med den reaksjon som oppstår i det første trinnet i glykolysen, gir et andre molekyl av ATP fosfatgruppen til molekylet tilsettes fruktose-6-fosfat.
Enzymet som katalyserer denne reaksjonen er fosfofruktokinase. Som i trinn 1 er et magnesiumatom involvert for å beskytte de negative ladningene.
Fjerde trinn
Enzymet aldolase deler fruktos 1,6-bisfosfat i to sukkerarter som er isomerer av hverandre. Disse to sukkerene er dihydroksyacetonfosfat og glyceraldehydtrifosfat.
Dette stadiet bruker enzymet aldolase, som katalyserer spaltningen av fruktose-1,6-bifosfat (FBP) for å produsere to 3-karbonmolekyler. En av disse molekylene kalles glyceraldehydtrifosfat og den andre kalles dihydroksyacetonfosfat.
Trinn fem
Enzymtrifosfatisomerasen interpenetrerer raskt molekylene dihydroksyacetonfosfat og glyceraldehydtrifosfat. Glyceraldehydfosfat elimineres og / eller brukes i neste trinn av glykolyse.
Glyceraldehydtrifosfat er det eneste molekylet som fortsetter i glykolytisk vei. Som et resultat, er alle molekyler produsert dihydroksyacetonfosfat fulgt av trifosfata isomerase-enzym, som ordner dihydroksyacetonfosfat glyseraldehyd-trifosfat, for å fortsette i glykolysen.
På dette punktet i glykolytisk vei er det to molekyler av tre karboner, men glukose er ennå ikke fullstendig omdannet til pyruvat.
Energi utgivelsesfase
De to tre-karbon-sukkermolekylene som ble generert fra første fase, vil nå gjennomgå en annen serie transformasjoner. Prosessen som vil bli beskrevet nedenfor, vil bli generert to ganger for hvert sukkermolekyl.
For det første vil et av molekylene bli kvitt to elektroner og to protoner, og som følge av denne utgivelsen vil det bli tilsatt et fosfat mer til sukkermolekylet. Den resulterende komponenten kalles 1,3-bifosfoglycerat.
Deretter slipper 1,3-bifosfoglyserat av en av fosfatgruppene, som til slutt blir et ATP-molekyl.
På dette tidspunktet frigjøres energi. Molekylet som kommer fra denne frigjøringen av fosfat kalles 3-fosfoglyserat.
3-fosfoglyseratet blir et annet element lik det, men med visse egenskaper i form av molekylær struktur. Dette nye elementet er 2-fosfoglyserat.
I det nest siste trinn av glykolyseprosessen blir 2-fosfoglyseratet transformert til fosfoenolpyruvat som et resultat av tapet av en vannmolekyl.
Til slutt smelter fosfoenolpyruvat en annen fosfatgruppe, hvor fremgangsmåten også omfatter å lage et molekyl av ATP og dermed en frigjøring av energi.
Fosfatfri, fosforolpyruvat resulterer ved slutten av prosessen i et pyruvatmolekyl.
Ved slutten av glykolyse, to molekyler av pyruvat, ATP og to fire nikotinamidadenindinukleotid hydrogen (NADH) blir generert, I sistnevnte element begunstiger også dannelsen av ATP-molekyler i kroppen.
Som vi har sett, er det i andre halvdel av glykolyse at de fem gjenværende reaksjonene oppstår. Dette stadiet er også kjent som oksidativt.
I tillegg inngår et spesifikt enzym for hvert trinn, og reaksjonene i dette stadiet forekommer to ganger for hvert glukosemolekyl. De fem trinnene i fordelene eller energiprisfasen er følgende:
Første skritt
I dette trinn to arrangementer, én som produseres glyseraldehyd-trifosfat blir oksydert av koenzym nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD); og på den annen side fosforyleres molekylet ved tilsetning av en fri fosfatgruppe.
Enzymet som katalyserer denne reaksjonen er glyceraldehyd-trifosfat-dehydrogenase.
Dette enzym inneholder hensiktsmessige strukturer og opprettholder molekyl i en slik anordning som gjør det mulig nikotinamid-adenin-dinukleotid-molekyl ekstrahere en hydrogenrik glyseraldehyd-trifosfat, omdannelse av NAD-dehydrogenase NAD (NADH).
Fosfatgruppen angriper deretter glyceraldehydtrifosfatmolekylet og frigjør det fra enzymet for å produsere 1,3 bisfosfoglyrat, NADH og et hydrogenatom.
Andre trinn
I dette trinnet omdannes 1,3 bisfosfoglyrat til trifosfoglyserat av enzymet fosfoglyceratkinase.
Denne reaksjonen involverer tap av en fosfatgruppe fra utgangsmaterialet. Fosfat overføres til et adenosindifosfatmolekyl som produserer det første ATP-molekylet.
Siden det faktisk finnes to molekyler av 1,3 bifosglyserat (fordi det var to produkter med 3 karboner fra fase 1 av glykolyse), syntetiseres to molekyler av ATP i dette trinnet.
Med denne syntesen av ATP avbrytes de to første molekylene av ATP som forårsaker et nettverk av 0 molekyler av ATP inntil dette stadium av glykolyse.
Igjen er det observert at et magnesiumatom er involvert for å beskytte de negative ladningene i fosfatgruppene i ATP-molekylet.
Tredje trinn
Dette trinnet innebærer en enkel omlegging av fosfatgruppenes posisjon i 3-fosfoglyceratmolekylet, som omdanner det til 2 fosfoglyserat.
Molekylet som er involvert i katalysen av denne reaksjonen kalles fosfoglyceratmutase (PGM). En mutase er et enzym som katalyserer overføringen av en funksjonell gruppe fra en posisjon i ett molekyl til et annet.
Reaksjonsmekanismen fortsetter ved først å tilsette en ytterligere fosfatgruppe til 2'-stillingen av 3-fosfoglyceratet. Deretter fjerner enzymet fosfatet fra 3'-stillingen, idet bare 2'-fosfatet slippes og dermed gir 2 fosfoglycerat. På denne måten blir enzymet også restaurert til sin opprinnelige fosforylerte tilstand.
Fjerde trinn
Dette trinnet omfatter omdannelse av 2 fosfoglyserat til fosfoenolpyruvat (PEP). Reaksjonen katalyseres av enolase-enzymet.
Enolase virker ved å fjerne en gruppe vann eller dehydrere de 2 fosfoglyseratene. Specificiteten av lommen av enzymet gjør det mulig for elektronene i substratet å omarrangere på en slik måte at den gjenværende fosfatbinding blir svært ustabil og således fremmer substratet for neste reaksjon.
Trinn fem
Det endelige trinnet av glykolyse omdanner fosfoenolpyruvat til pyruvat ved hjelp av enzymet pyruvatkinase.
Som navnet på enzymet antyder, involverer denne reaksjon overføring av en fosfatgruppe. Fosfatgruppen festet til 2'-karbonet av fosfoenolpyruvat overføres til et adenosindifosfatmolekyl som produserer ATP.
Igjen, siden det er to molekyler fosfoenolpyruvat, her produseres faktisk to molekyler adenosintrifosfat eller ATP.
Funksjoner av glykolyse
Glykolyseprosessen er avgjørende for alle levende organismer, siden den representerer prosedyren der cellulær energi genereres.
Denne generasjonen av energi favoriserer respiratoriske prosesser av cellene og også fermenteringsprosessen.
Glukosen som kommer inn i kroppen gjennom sukkerforbruket, har en kompleks sammensetning.
Gjennom glykolyse er det mulig å forenkle denne sammensetningen og omdanne den til en sammensetning som kroppen kan dra nytte av for generering av energi.
Gjennom prosessen med glykolyse genereres fire molekyler av ATP. Disse ATP-molekylene er den viktigste måten organismen får energi til og favoriserer etableringen av nye celler. Derfor er genereringen av disse molekylene avgjørende for organismen.
Neural beskyttelse
Studier har bestemt at glykolyse spiller en viktig rolle i oppførelsen av nevroner.
Forskere fra Universitetet i Salamanca, Institute of Neurosciences of Castilla y León og Universitetssykehuset i Salamanca bestemte at økende glykolyse i nevroner innebærer en raskere død av disse.
Dette er en konsekvens av nevroner som lider av det de har kalt oksidativt stress. Deretter, jo lavere glykolyse, desto større antioxidant strømmer på nevronene, og jo større er muligheten for overlevelse.
Konsekvensene av denne oppdagelsen kan ha en positiv innvirkning på studier av sykdommer karakterisert ved nevronal degenerasjon, som Alzheimers eller Parkinsons..
referanser
- "Hva er pyruvat?" I Metabolic Guide. Hentet 11. september 2017 fra Metabolic Guide: guiametabolica.org
- "Glukolyse" i National Cancer Institute. Hentet 11. september 2017 fra National Cancer Institute: cancer.gov
- Pichel, J. "Funnet mekanismen som styrer glykolyse og oksidativt stress i nevroner" (11. juni 2009) i Ibero-American Agency for spredning av vitenskap og teknologi. Hentet 11. september 2017 fra det iberoamerikanske byrået for spredning av vitenskap og teknologi: dicyt.com
- "Glukolyse" i Khan Academy. Hentet 11. september 2017 fra Khan Academy: en.khanacademy.org
- González, A. og Raisman, J. "Glukolyse: cytosols syklus" (31. august 2005) i hypertekster av biologiområdet. Hentet 11. september 2017 fra Hypertexts i biologiområdet: biologia.edu.ar
- Smith, J. "Hva er glykolyse" (31. mai 2017) i News Medical. Hentet 11. september 2017 fra News Medical: news-medical.net
- Bailey, L. "10 trinn av glykolyse" (8. juni 2017) ved Thoughco. Hentet 11. september 2017 fra Thoughco: thoughtco.com
- Berg, J., Tymoczko, J. og Stryer, L. "Biochemistry. 5. utgave. " I Nasjonalt senter for bioteknologisk informasjon. Hentet 11. september 2017 fra Nasjonalt senter for bioteknologisk informasjon: ncbi.nlm.nih.gov
- "Glycerol-3-fosfat dehydrogenase" i Clínica Universidad de Navarra. Hentet 11. september 2017 fra Clínica Universidad de Navarra: cun.es
- "Trinn for cellulær respirasjon" på Khan Academy. Hentet 11. september 2017 fra Khan Academy: en.khanacademy.org.