Дял:
Фази и функции на глюколизата
на гликолиза или гликолиза е процес, чрез който молекулата глюкоза се разделя на две молекули пируват. Енергията се произвежда чрез гликолиза, която се използва от организма в различни клетъчни процеси.
Гликолизата е известна още като цикълът Ембден-Мейерхоф, в чест на Густав Ембден и Ото Фриц Мейерхоф, откриватели на тази процедура..
Гликолизата се генерира в клетките, по-специално в цитозола, разположен в цитоплазмата. Това е най-разпространената процедура във всички живи същества, защото се генерира във всички видове клетки, както еукариотни, така и прокариотни..
Това означава, че животните, растенията, бактериите, гъбичките, водораслите и дори протозойните организми са податливи на процеса на гликолиза..
Основната цел на гликолизата е да произвежда енергия, която след това се използва в други клетъчни процеси на тялото.
Гликолизата съответства на началната стъпка, от която се генерира процесът на клетъчно или аеробно дишане, при което присъствието на кислород е необходимо \ t.
В случай на среда, в която липсва кислород, гликолизата също има важно участие, тъй като допринася за ферментационния процес.
индекс
- 1 Фази на гликолизата
- 1.1 Фаза на енергийните нужди
- 1.2 Фаза на освобождаване на енергия
- 2 Функции на гликолизата
- 2.1 Невронна защита
- 3 Препратки
Фази на гликолизата
Гликолизата се генерира като следствие от десет фази. Тези десет фази могат да бъдат обяснени по опростен начин, като се определят две основни категории: първата, в която има изискване за енергия; и второто, в което се произвежда или освобождава повече енергия.
Енергийна фаза
Започва с молекула глюкоза, която се получава от захар, която има молекулата на глюкозата и молекулата фруктоза..
След като глюкозната молекула се раздели, тя се свързва с две фосфатни групи, наричани още фосфорни киселини.
Тези фосфорни киселини произлизат от аденозин трифосфат (АТР), елемент, който се счита за един от основните източници на енергия, който се изисква в различните дейности и функции на клетките.
С включването на тези фосфатни групи, молекулата на глюкозата се модифицира и приема друго име: фруктоза-1,6-бисфосфат.
Фосфорните киселини генерират нестабилна ситуация в тази нова молекула, което води до това, че е разделена на две части..
В резултат на това възникват две различни захари, всяка с фосфатизирани характеристики и с три въглеродни атома.
Въпреки че тези две захари имат еднакви основи, те имат характеристики, които ги правят различни един от друг.
Първият се нарича глицералдехид-3-фосфат и е този, който ще премине директно към следващата фаза на процеса на гликолизата..
Вторият три-въглероден фосфатен захар, който се генерира, се нарича дихидроксиацетон фосфат, известен с акронима DHAP. Той също така участва в следните етапи на гликолизата, след като е станал същия компонент на първата захар, произведен от процеса: глицералдехид-3-фосфат.
Тази трансформация на дихидроксиацетон фосфат в глицералдехид-3-фосфат се генерира чрез ензим, който се намира в цитозола на клетките и се нарича глицерол-3-фосфат дехидрогеназа. Този процес на превръщане е известен като "глицерол фосфат совалка".
След това, по общ начин може да се каже, че първата фаза на гликолизата се основава на модифицирането на глюкозна молекула в две молекули на триосфосфат. Това е етап, в който не се случва окисляване.
Споменатата стъпка се състои от пет етапа, наречени реакции и всеки от тях се катализира от своя специфичен ензим. Петте етапа на подготвителната фаза или енергийните изисквания са следните:
Първа стъпка
Първата стъпка в гликолизата е превръщането на глюкозата в глюкоза-6-фосфат. Ензимът, който катализира тази реакция е хексокиназа. Тук глюкозният пръстен е фосфорилиран.
Фосфорилирането се състои от добавяне на фосфатна група към молекула, получена от АТР. В резултат на това, в тази точка на гликолизата, е консумирана 1 молекула АТР.
Реакцията протича с помощта на ензима хексокиназа, ензим, който катализира фосфорилирането на много шест-елементни пръстеновидни глюкозни структури.
Атомният магнезий (Mg) също се намесва, за да защити отрицателните заряди на фосфатните групи в АТР молекулата..
Резултатът от това фосфорилиране е молекула, наречена глюкозо-6-фосфат (G6P), наречена така, защото въглеродът 6 на глюкозата придобива фосфатната група.
Втора стъпка
Втората стъпка на гликолизата включва превръщането на глюкозо-6-фосфата в фруктозо-6-фосфат (F6P). Тази реакция протича с помощта на ензима фосфоглюкоза изомераза.
Както подсказва името на ензима, тази реакция води до ефект на изомеризация.
Реакцията включва трансформиране на въглерод-кислородната връзка за модифициране на шестчленния пръстен в петчленен пръстен.
Реорганизацията се извършва, когато шестчленният пръстен се отвори и след това се затвори по такъв начин, че първият въглерод сега става външен за пръстена.
Трета стъпка
В третата стъпка на гликолиза, фруктозо-6-фосфатът се превръща в фруктозо-1,6-бифосфат (FBP).
Подобно на реакцията, която се случва в първата стъпка на гликолизата, втора молекула АТР осигурява фосфатната група, която се добавя към молекулата на фруктозо-6-фосфат..
Ензимът, който катализира тази реакция е фосфофруктокиназа. Както при стъпка 1, участва магнезиев атом, който помага да се защитят отрицателните заряди.
Четвърта стъпка
Ензимът алдолаза разделя фруктоза 1,6-бисфосфат на две захари, които са изомери един от друг. Тези две захари са дихидроксиацетон фосфат и глицералдехид трифосфат.
Този етап използва ензима алдолаза, който катализира разцепването на фруктозо-1,6-бифосфат (FBP) за получаване на две 3-въглеродни молекули. Една от тези молекули се нарича глицералдехид трифосфат, а другата се нарича дихидроксиацетон фосфат.
Стъпка пет
Ензимът трифосфат изомераза бързо прониква в молекулите дихидроксиацетон фосфат и глицералдехид трифосфат. Глицералдехид фосфатът се елиминира и / или използва в следващия етап на гликолизата.
Глицералдехид трифосфатът е единствената молекула, която продължава в гликолитичния път. В резултат на това всички произведени дихидроксиацетонфосфатни молекули са последвани от ензима трифосфатна изомераза, която пренарежда дихидроксиацетон фосфата в глицералдехид трифосфат, така че той може да продължи в гликолиза..
В този момент в гликолитичния път има две молекули от три въглеродни атома, но глюкозата все още не е напълно превърната в пируват..
Фаза на освобождаване на енергия
Двете три въглеродни молекули на захар, които бяха генерирани от първия етап, сега ще претърпят друга серия от трансформации. Процесът, който ще бъде описан по-долу, ще бъде генериран два пъти за всяка захарна молекула.
На първо място, една от молекулите ще се отърве от два електрона и два протона и, като следствие от това освобождаване, ще бъде добавен още един фосфат към захарната молекула. Полученият компонент се нарича 1,3-бифосфоглицерат.
След това 1,3-бифосфоглицератът се освобождава от една от фосфатните групи, която в крайна сметка се превръща в АТР молекула..
В този момент енергията се освобождава. Молекулата, която е резултат от това освобождаване на фосфат се нарича 3-фосфоглицерат.
3-фосфоглицератът става друг елемент, равен на него, но с определени характеристики по отношение на молекулярната структура. Този нов елемент е 2-фосфоглицерат.
В предпоследния етап на процеса на гликолиза, 2-фосфоглицератът се трансформира във фосфоенолпируват в резултат на загубата на молекула вода.
Накрая, фосфоенолпируватът се освобождава от друга фосфатна група, процедура, която също включва създаването на АТР молекула и следователно освобождаване на енергия.
Без фосфоенолпируват в края на процеса в пируватна молекула.
В края на гликолизата се генерират две пируватни молекули, четири от АТР и два от никотинамид аденин динуклеотид водород (NADH), елемент от последния, който също благоприятства създаването на АТР молекули в организма..
Както видяхме, във втората половина на гликолизата се случват петте останали реакции. Този етап също е известен като окислителен.
В допълнение, за всеки етап се включва специфичен ензим и реакциите на този етап се появяват два пъти за всяка молекула глюкоза. Петте етапа на ползите или фазата на освобождаване на енергия са следните:
Първа стъпка
В тази стъпка се случват две основни събития, една от които е, че глицералдехид трифосфатът се окислява от коензим никотинамид аденин динуклеотид (NAD); и от друга страна, молекулата е фосфорилирана чрез добавяне на свободна фосфатна група.
Ензимът, който катализира тази реакция е глицералдехид трифосфат дехидрогеназа.
Този ензим съдържа подходящи структури и поддържа молекулата в такава позиция, че позволява на молекулата никотинамид аденин динуклеотид да извлече водород от глицералдехид трифосфата, превръщайки NAD в NAD дехидрогеназа (NADH)..
След това фосфатната група атакува молекулата на глицералдехид трифосфат и я освобождава от ензима, за да произведе 1,3 бисфосфоглират, NADH и водороден атом..
Втора стъпка
В този етап 1,3 бисфосфоглират се превръща в трифосфоглицерат с ензим фосфоглицерат киназа.
Тази реакция включва загуба на фосфатна група от изходния материал. Фосфатът се прехвърля в молекула на аденозин дифосфат, която произвежда първата АТР молекула.
Тъй като в действителност има две молекули 1,3 бифос-глицерати (тъй като имаше два продукта от 3 въглерода от етап 1 на гликолизата), две молекули АТФ действително се синтезират в тази стъпка..
С този синтез на АТР, първите две молекули на АТФ се анулират, причинявайки мрежа от 0 молекули АТР до този етап на гликолизата..
Отново се наблюдава, че участва магнезиев атом за защита на отрицателните заряди в фосфатните групи на АТР молекулата.
Трета стъпка
Тази стъпка включва просто пренареждане на позицията на фосфатната група в 3-фосфоглицератната молекула, която я превръща в 2 фосфоглицерати..
Молекулата, която участва в катализа на тази реакция, се нарича фосфоглицератна мутаза (PGM). Мутазата е ензим, който катализира прехвърлянето на функционална група от една позиция в една молекула в друга.
Механизмът на реакцията протича чрез първо добавяне на допълнителна фосфатна група към 2 'позиция на 3-фосфоглицерата. След това ензимът премахва фосфата от 3 'позиция, оставяйки само 2' фосфата и по този начин дава 2 фосфоглицерата. По този начин ензимът също се възстановява до първоначалното си фосфорилирано състояние.
Четвърта стъпка
Този етап включва превръщането на 2 фосфоглицерата в фосфоенолпируват (PEP). Реакцията се катализира от ензолазен ензим.
Енолазата действа чрез отстраняване на група вода или дехидратиране на фосфоглицерата. Специфичността на джоба на ензима дава възможност на електроните в субстрата да се пренаредят по такъв начин, че оставащата фосфатна връзка става много нестабилна, като по този начин подготвя субстрата за следващата реакция..
Стъпка пет
Крайният етап на гликолизата превръща фосфоенолпирувата в пируват с помощта на ензима пируват киназа.
Както подсказва името на ензима, тази реакция включва прехвърлянето на фосфатна група. Фосфатната група, прикрепена към 2 'въглерода на фосфоенолпирувата, се прехвърля в молекула на аденозин дифосфат, продуцирайки АТР..
Отново, тъй като има две молекули фосфоенолпируват, тук всъщност се генерират две молекули аденозин трифосфат или АТР..
Функции на гликолизата
Процесът на гликолиза е от жизненоважно значение за всички живи организми, тъй като представлява процедурата, чрез която се генерира клетъчната енергия.
Това генериране на енергия благоприятства дихателните процеси на клетките, както и процеса на ферментация.
Глюкозата, която влиза в организма чрез консумация на захари, има сложен състав.
Чрез гликолиза е възможно да се опрости този състав и да се превърне в съединение, което тялото може да използва за генериране на енергия.
Чрез процеса на гликолиза се генерират четири молекули АТФ. Тези молекули на АТР са основният начин, по който организмът получава енергия и благоприятства създаването на нови клетки; Следователно, генерирането на тези молекули е от съществено значение за организма.
Невронна защита
Проучванията показват, че гликолизата играе важна роля в поведението на невроните.
Изследователи от Университета в Саламанка, Института по неврологични науки на Кастилия и Леон и Университетската болница в Саламанка установиха, че увеличаването на гликолизата в невроните предполага по-бърза смърт на тези хора..
Това е следствие от невроните, страдащи от онова, което те наричат оксидативен стрес. След това, колкото по-ниска е гликолизата, толкова по-голяма е антиоксидантната сила на невроните, и колкото по-голяма е възможността за оцеляване.
Последиците от това откритие могат да окажат положително въздействие върху проучванията на заболявания, характеризиращи се с невронална дегенерация, като например болестта на Алцхаймер или Паркинсон..
препратки
- Какво е пируват? Взето на 11 септември 2017 г. от Ръководството на Metabolic: guiametabolica.org
- "Глюколиза" в Националния институт за рака. Възстановен на 11 септември 2017 г. от Националния институт за рака: cancer.gov
- Пишел, J. "Намерени механизъм, който контролира гликолизата и оксидативния стрес в невроните" (11 юни 2009 г.) в Ибероамериканската агенция за разпространение на науката и технологиите. Възстановено на 11 септември 2017 г. от Ибероамериканската агенция за разпространение на науката и технологиите: dicyt.com
- "Глюколиза" в Ханската академия. Взето на 11 септември 2017 от Khan Academy: en.khanacademy.org
- González, A. and Raisman, J. "Глюколиза: цикълът на цитозола" (31 август 2005 г.) в хипертексти на областта на биологията. Взето на 11 септември 2017 г. от хипертексти в областта на биологията: biologia.edu.ar
- Smith, J. "Какво е гликолиза" (31 май 2017 г.) в News Medical. Взето на 11 септември 2017 от News Medical: news-medical.net
- Bailey, L. "10 стъпки на гликолиза" (8 юни 2017 г.) в Thoughco. Получено на 11 септември 2017 г. от Thoughco: thoughtco.com
- Berg, J., Tymoczko, J. and Stryer, L. "Биохимия. Пето издание. " В Националния център за биотехнологична информация. Възстановен на 11 септември 2017 г. от Националния център за биотехнологична информация: ncbi.nlm.nih.gov
- "Глицерол-3-фосфат дехидрогеназа" в Clínica Universidad de Navarra. Взето на 11 септември 2017 г. от Clínica Universidad de Navarra: cun.es
- "Стъпки на клетъчното дишане" в Ханската академия. Взето на 11 септември 2017 от Khan Academy: en.khanacademy.org.