Поделиться:
Фазы и функции глюколиза
гликолиз или гликолиз - это процесс, посредством которого молекула глюкозы расщепляется на две молекулы пирувата. Энергия производится через гликолиз, который используется организмом в различных клеточных процессах..
Гликолиз также известен как цикл Эмбдена-Мейерхофа, в честь Густава Эмбдена и Отто Фрица Мейерхофа, которые открыли эту процедуру..
Гликолиз генерируется в клетках, особенно в цитозоле, расположенном в цитоплазме. Это самая распространенная процедура у всех живых существ, потому что она генерируется во всех типах клеток, как эукариотических, так и прокариотических..
Это означает, что животные, растения, бактерии, грибы, водоросли и даже простейшие организмы подвержены процессу гликолиза..
Основная цель гликолиза заключается в выработке энергии, которая затем используется в других клеточных процессах организма..
Гликолиз соответствует начальной стадии, на которой генерируется процесс клеточного или аэробного дыхания, при котором необходимо присутствие кислорода..
В средах, где не хватает кислорода, гликолиз также играет важную роль, поскольку он способствует процессу ферментации..
индекс
- 1 Фазы гликолиза
- 1.1 Фаза энергопотребления
- 1.2 Фаза выделения энергии
- 2 функции гликолиза
- 2.1 Нервная защита
- 3 Ссылки
Фазы гликолиза
Гликолиз образуется в результате десяти фаз. Эти десять фаз могут быть объяснены в упрощенном виде, определяя две основные категории: первая, в которой есть потребность в энергии; и второй, в котором больше энергии производится или выпускается.
Фаза энергопотребления
Это начинается с молекулы глюкозы, которая получена из сахара, который имеет молекулу глюкозы и молекулу фруктозы.
Как только молекула глюкозы отделена, она соединяется с двумя фосфатными группами, также называемыми фосфорными кислотами..
Эти фосфорные кислоты произошли из аденозинтрифосфата (АТФ), элемент, который считается одним из основных источников энергии, которые необходимы для различных видов деятельности и функций клеток.
С включением этих фосфатных групп молекула глюкозы модифицируется и принимает другое название: фруктоза-1,6-бисфосфат.
Фосфорные кислоты создают нестабильную ситуацию в этой новой молекуле, что приводит к тому, что она делится на две части.
В результате возникают два разных сахара, каждый с фосфатизированными характеристиками и с тремя атомами углерода..
Хотя эти два сахара имеют одинаковые основания, они имеют характеристики, которые отличают их друг от друга.
Первый называется глицеральдегид-3-фосфат, и он будет непосредственно переходить к следующей фазе процесса гликолиза..
Второй получаемый трехуглеродистый фосфатный сахар называется дигидроксиацетонфосфат, известный под аббревиатурой DHAP. Он также участвует в следующих стадиях гликолиза после того, как стал тем же компонентом первого сахара, полученного в процессе: глицеральдегид-3-фосфат.
Это превращение дигидроксиацетонфосфата в глицеральдегид-3-фосфат генерируется через фермент, который находится в цитозоле клеток и называется глицерол-3-фосфатдегидрогеназой. Этот процесс превращения известен как «глицеролфосфатный челнок».
Затем, в общем, можно сказать, что первая фаза гликолиза основана на модификации молекулы глюкозы в двух молекулах триозофосфата. Это стадия, на которой окисление не происходит.
Эта стадия состоит из пяти стадий, называемых реакциями, и каждая из них катализируется собственным специфическим ферментом. 5 этапов подготовительного этапа или требования к энергии следующие:
Первый шаг
Первым этапом гликолиза является превращение глюкозы в глюкозо-6-фосфат. Фермент, который катализирует эту реакцию, является гексокиназой. Здесь глюкозное кольцо фосфорилировано.
Фосфорилирование состоит из добавления фосфатной группы к молекуле, полученной из АТФ. В результате, в этот момент гликолиза была поглощена 1 молекула АТФ..
Реакция происходит с помощью фермента гексокиназы, фермента, который катализирует фосфорилирование многих шестиэлементных кольцеобразных структур глюкозы.
Атомный магний (Mg) также вмешивается, чтобы помочь защитить отрицательные заряды фосфатных групп в молекуле АТФ.
Результатом этого фосфорилирования является молекула, называемая глюкоза-6-фосфат (G6P), так называемая, потому что углерод 6 глюкозы приобретает фосфатную группу.
Второй шаг
Вторая стадия гликолиза включает превращение глюкозо-6-фосфата в фруктозо-6-фосфат (F6P). Эта реакция происходит с помощью фермента фосфоглюкозоизомеразы.
Как следует из названия фермента, эта реакция влечет за собой эффект изомеризации.
Реакция включает в себя превращение углерод-кислородной связи для модификации шестичленного кольца в пятичленном кольце..
Реорганизация происходит, когда кольцо из шести членов открывается и затем закрывается таким образом, что первый углерод теперь становится внешним по отношению к кольцу..
Третий шаг
На третьей стадии гликолиза фруктозо-6-фосфат превращается в фруктозо-1,6-бифосфат (FBP).
Подобно реакции, которая происходит на первой стадии гликолиза, вторая молекула АТФ обеспечивает фосфатную группу, которая добавляется к молекуле фруктозо-6-фосфата.
Фермент, который катализирует эту реакцию, представляет собой фосфофруктокиназу. Как и в шаге 1, атом магния участвует в защите отрицательных зарядов..
Четвертый шаг
Фермент альдолаза делит фруктозу 1,6-бисфосфат на два сахара, которые являются изомерами друг друга. Эти два сахара представляют собой дигидроксиацетонфосфат и глицеральдегидтрифосфат.
На этой стадии используется фермент альдолаза, который катализирует расщепление фруктозо-1,6-бифосфата (FBP) с образованием двух 3-углеродных молекул. Одна из этих молекул называется глицеральдегид трифосфат, а другая называется дигидроксиацетонфосфат.
Шаг пятый
Фермент трифосфат-изомераза быстро взаимопроникает в молекулы дигидроксиацетонфосфата и глицеральдегидтрифосфата. Глицеральдегид фосфат удаляется и / или используется на следующей стадии гликолиза.
Глицеральдегидтрифосфат - единственная молекула, которая продолжает гликолитический путь. В результате за всеми образующимися молекулами дигидроксиацетонфосфата следует фермент трифосфат-изомераза, который перестраивает дигидроксиацетонфосфат в глицеральдегидтрифосфат, чтобы он мог продолжать гликолиз..
На этом этапе в гликолитическом пути находятся две молекулы из трех атомов углерода, но глюкоза еще не полностью превращена в пируват..
Фаза высвобождения энергии
Две молекулы сахара с тремя углеродами, которые были получены на первой стадии, теперь будут подвергаться еще одной серии преобразований. Процесс, который будет описан ниже, будет сгенерирован дважды для каждой молекулы сахара..
Во-первых, одна из молекул избавится от двух электронов и двух протонов, и, как следствие этого высвобождения, еще один фосфат будет добавлен к молекуле сахара. Полученный компонент называется 1,3-бифосфоглицератом.
Затем 1,3-бифосфоглицерат избавляется от одной из фосфатных групп, которая в итоге превращается в молекулу АТФ..
В этот момент энергия высвобождается. Молекула, которая появляется в результате этого высвобождения фосфата, называется 3-фосфоглицератом..
3-фосфоглицерат становится другим элементом, равным ему, но с определенными характеристиками с точки зрения молекулярной структуры. Этот новый элемент 2-фосфоглицерат.
На предпоследней стадии процесса гликолиза 2-фосфоглицерат превращается в фосфоенолпируват в результате потери молекулы воды..
Наконец, фосфоенолпируват избавляется от другой фосфатной группы, процедура, которая также включает в себя создание молекулы АТФ и, следовательно, высвобождение энергии.
Не содержащий фосфатов фосфоенолпируват образуется в конце процесса в молекуле пирувата.
В конце гликолиза образуются две молекулы пирувата, четыре из АТФ и две из никотинамидадениндинуклеотид водорода (NADH), элемент последнего, который также способствует образованию молекул АТФ в организме..
Как мы уже видели, во второй половине гликолиза происходят пять оставшихся реакций. Эта стадия также называется окислительной.
Кроме того, специфический фермент вмешивается для каждой стадии, и реакции этой стадии происходят дважды для каждой молекулы глюкозы. 5 шагов фазы выгоды или высвобождения энергии следующие:
Первый шаг
На этом этапе происходят два основных события, одно из которых заключается в том, что глицеральдегидтрифосфат окисляется коферментом никотинамид-адениндинуклеотид (NAD); и с другой стороны, молекула фосфорилируется путем добавления свободной фосфатной группы.
Фермент, который катализирует эту реакцию, представляет собой глицеральдегидтрифосфатдегидрогеназу..
Этот фермент содержит соответствующие структуры и удерживает молекулу в таком положении, что он позволяет молекуле никотинамидадениндинуклеотида извлекать водород из глицеральдегидтрифосфата, превращая NAD в NAD-дегидрогеназу (NADH)..
Затем фосфатная группа атакует молекулу глицеральдегида трифосфата и высвобождает ее из фермента с образованием 1,3-бисфосфоглирата, NADH и атома водорода..
Второй шаг
На этой стадии 1,3-бисфосфоглират превращается в трифосфоглицерат с помощью фермента фосфоглицерат-киназы..
Эта реакция включает потерю фосфатной группы из исходного материала. Фосфат переносится в молекулу аденозиндифосфата, которая производит первую молекулу АТФ.
Поскольку на самом деле есть две молекулы 1,3-бифосглицерата (поскольку на стадии 1 гликолиза было два продукта из 3 атомов углерода), на этом этапе фактически синтезируются две молекулы АТФ..
При таком синтезе АТФ первые две используемые молекулы АТФ отменяются, вызывая сеть из 0 молекул АТФ до этой стадии гликолиза..
Снова наблюдается, что атом магния участвует для защиты отрицательных зарядов в фосфатных группах молекулы АТФ.
Третий шаг
Этот этап включает в себя простую перегруппировку положения фосфатной группы в молекуле 3-фосфоглицерата, которая превращает ее в 2 фосфоглицерата.
Молекула, которая участвует в катализе этой реакции, называется фосфоглицерат мутаза (PGM). Мутаза - это фермент, который катализирует перенос функциональной группы из одной позиции в одной молекуле в другую..
Механизм реакции протекает, сначала добавляя дополнительную фосфатную группу в положение 2 'фосфоглицерата 3'. Затем фермент удаляет фосфат из 3'-положения, оставляя только 2'-фосфат и, таким образом, давая 2-фосфоглицерат. Таким образом, фермент также восстанавливается до исходного фосфорилированного состояния..
Четвертый шаг
Этот этап включает превращение 2-фосфоглицерата в фосфоенолпируват (PEP). Реакция катализируется ферментом енолазой.
Enolase действует, удаляя группу воды или обезвоживая 2 фосфоглицерата. Специфичность кармана фермента позволяет электронам в субстрате перестраиваться таким образом, что оставшаяся фосфатная связь становится очень нестабильной, тем самым готовя субстрат для следующей реакции..
Шаг пятый
Конечная стадия гликолиза превращает фосфоенолпируват в пируват с помощью фермента пируваткиназы..
Как следует из названия фермента, эта реакция включает перенос фосфатной группы. Фосфатная группа, присоединенная к 2 'углероду фосфоенолпирувата, переносится в молекулу аденозиндифосфата, продуцируя АТФ.
Опять же, поскольку есть две молекулы фосфоенолпирувата, здесь фактически образуются две молекулы аденозинтрифосфата или АТФ.
Функции гликолиза
Процесс гликолиза имеет жизненно важное значение для всех живых организмов, поскольку он представляет собой процедуру, посредством которой генерируется клеточная энергия.
Это поколение энергии способствует дыхательным процессам клеток, а также процессу ферментации..
Глюкоза, поступающая в организм через потребление сахара, имеет сложный состав.
Посредством гликолиза можно упростить эту композицию и превратить ее в соединение, которое организм может использовать для выработки энергии..
В процессе гликолиза образуются четыре молекулы АТФ. Эти молекулы АТФ являются основным путем получения организмом энергии и способствуют созданию новых клеток; Поэтому генерация этих молекул имеет важное значение для организма.
Нервная защита
Исследования показали, что гликолиз играет важную роль в поведении нейронов..
Исследователи из Университета Саламанки, Института нейронаук Кастилии и Леона и Университетской больницы Саламанки определили, что увеличение гликолиза в нейронах подразумевает более поспешную смерть этих.
Это является следствием того, что нейроны страдают от того, что они называют окислительным стрессом. Затем, чем ниже гликолиз, тем больше антиоксидантная сила на нейронах, и тем больше вероятность выживания.
Последствия этого открытия могут оказать положительное влияние на исследования заболеваний, характеризующихся дегенерацией нейронов, таких как болезнь Альцгеймера или Паркинсона..
ссылки
- «Что такое пируват?» В руководстве по метаболизму. Получено 11 сентября 2017 г. из Метаболического справочника: guiametabolica.org
- «Глюколиз» в Национальном институте рака. Получено 11 сентября 2017 г. из Национального института рака: CancerGov
- Пичел Дж. «Нашел механизм, который контролирует гликолиз и окислительный стресс в нейронах» (11 июня 2009 г.) в Иберо-американском агентстве по распространению науки и техники. Получено 11 сентября 2017 года от Иберо-американского агентства по распространению науки и технологий: dicyt.com
- «Глюколиз» в ханской академии. Получено 11 сентября 2017 г. из Ханской академии: en.khanacademy.org
- Гонсалес А. и Райсман Дж. "Глюколиз: цикл цитозоля" (31 августа 2005 г.) в Гипертекстах области биологии. Получено 11 сентября 2017 года с сайта «Гипертексты в области биологии»: biologia.edu.ar
- Смит Дж. «Что такое гликолиз» (31 мая 2017 г.) в News Medical. Получено 11 сентября 2017 года с сайта News Medical: news-medical.net
- Бейли, Л. «10 ступеней гликолиза» (8 июня 2017 г.) в Evenco. Получено 11 сентября 2017 г. с
- Berg, J., Tymoczko, J. and Stryer, L. "Biochemistry. 5-е издание. " В Национальном Центре Биотехнологической Информации. Получено 11 сентября 2017 г. из Национального центра биотехнологической информации: ncbi.nlm.nih.gov
- «Глицерол-3-фосфатдегидрогеназа» в Университете Клиники Наварры. Получено 11 сентября 2017 г. в Университете Клиники Наварры: cun.es
- «Ступени клеточного дыхания» в ханской академии. Получено 11 сентября 2017 г. из Ханской академии: en.khanacademy.org.