Aerobe glycolysereaktioner og skæbne af glycolytiske mellemled



den aerob glykolyse Det defineres som brugen af ​​overskydende glukose, der ikke behandles ved oxidativ phosphorylering i forhold til dannelsen af ​​"fermentative" produkter, selv under betingelser med høje koncentrationer af ilt og på trods af faldet i energieffektivitet.

Det findes almindeligt i væv med høje proliferative satser, hvis forbrug af glucose og ilt er højt. Eksempler på dette er kræft tumorceller, nogle parasitiske celler i blodet af pattedyr og endda cellerne i nogle områder af hjernen hos pattedyr.

Den energi, der ekstraheres af glukosets katabolisme, bevares i form af ATP og NADH, som anvendes nedstrøms i forskellige metaboliske veje.

Under aerob glycolyse pyruvat er rettet mod Krebs cyklus og elektrontransportkæden, men også behandlet af den fermentative pathway til regenerering af NAD + ingen ekstra ATP-produktion, som ender med dannelsen af ​​lactat.

Aerob eller anaerob glykolyse forekommer hovedsageligt i cytosolen, med undtagelse af organismer som trypanosomatider, som besidder specialiserede glycolytiske organeller kendt som glycosomer.

Glykolyse er en af ​​de mest kendte metaboliske veje. Den blev formuleret helt i 1930'erne af Gustav Embden og Otto Meyerhof, som studerede vejen i skeletmuskelceller. Aerob glykolyse er dog kendt som Warburg-effekten siden 1924.

indeks

  • 1 reaktioner
    • 1.1 Energi investeringsfase
    • 1.2 Energibesparelsesfase
  • 2 Bestemmelse af glycolytiske mellemled
  • 3 referencer

reaktioner

Den aerobiske katabolisme af glucose forekommer i ti trin katalyseret enzymatisk. Mange forfattere mener, at disse trin er opdelt i en fase af energiinvesteringer, der har til formål at øge indholdet af fri energi i formidlere, og en anden af ​​erstatning og energiforøgelse i form af ATP.

Energi investeringsfase

1-phosphorylering af glucose til glucose 6-phosphat katalyseret af hexokinase (HK). I denne reaktion inverteres et molekyle af ATP, som virker som en phosphatgruppen donor, for hvert molekyle af glucose. Det giver glucose 6-phosphat (G6P) og ADP, og reaktionen er irreversibel.

Enzymet kræver nødvendigvis dannelsen af ​​et komplet Mg-ATP2- for dets funktion, og det er derfor, det fortjener magnesiumioner.

2-isomerisering af G6P til fructose 6-phosphat (F6P). Det involverer ikke energiforbrug og er en reversibel reaktion katalyseret af phosphoglucoseisomerase (BGB).

3-Phosphorylering af F6P til fructose 1,6-bisphosphat katalyseret af phosphofructokinase 1 (PFK-1). Et ATP-molekyle anvendes som en phosphatgruppe-donor, og reaktionsprodukterne er F1.6-BP og ADP. Takket være dets værdi af ΔG er denne reaktion irreversibel (ligesom reaktion 1).

4-katalytisk nedbrydning af F1.6-BP i dihydroxyacetonphosphat (DHAP), et ketose og glyceraldehyd-3-phosphat (GAP), en aldose. Enzymet aldolase er ansvarlig for denne reversible aldolkondensation.

5-phosphatisomerase The triose (TIM) er ansvarlig for omdannelsen af ​​triose fosfater: DHAP og GAP, uden yderligere energitilførsel.

Energibesparelsesfase

1-GAP oxideres af glyceraldehyd 3-phosphatdehydrogenase (GAPDH), som katalyserer overførslen af ​​en phosphatgruppe til dannelse 1,3-GAP bisphosphoglycerate. I denne reaktion reduceres to NAD + molekyler pr. Glukosemolekyle, og to uorganiske phosphatmolekyler anvendes.

Hver NADH produceret passerer gennem elektrontransportkæden og 6 molekyler af ATP syntetiseres ved oxidativ phosphorylering.

2-kinase (PGK) at overføre et phosphorylgruppe fra 1,3 til ADP-bisphosphoglycerate, danner to ATP molekyler og to 3-phosphoglycerat (3PG). Denne proces er kendt som phosphorylering på substratniveauet.

De to molekyler af ATP, der indtages i reaktionerne fra HK og PFK, erstattes af PGK i dette trin af ruten.

3-The 3PG omdannes til 2PG af phosphoglyceratmutasen (PGM), som katalyserer forskydningen af ​​phosphorylgruppen mellem carbon 3 og 2 af glyceratet i to trin og reversibelt. Magnesiumion kræves også af dette enzym.

4-A dehydrering katalyseret af enolase 2PG konverterer phosphoenolpyruvat (PEP) i en reaktion, som ikke kræver energitilførsel, men som genererer en forbindelse med større potentiel energi til overførsel af phosphatgruppen derefter.

5 Endelig katalyserer pyruvatkinase (PYK) overførslen af ​​phosphorylgruppen i PEP'et til et ADP-molekyle med den samtidige produktion af pyruvat. To molekyler ADP anvendes pr. Glukosemolekyle, og 2 molekyler af ATP genereres. PYK bruger kalium og magnesiumioner.

Således er det samlede energiudbytte af glycolyse 2 molekyler af ATP for hvert glukosemolekyle, der kommer ind i ruten. Under aerobiske forhold indebærer den fuldstændige nedbrydning af glucose at opnå mellem 30 og 32 molekyler af ATP.

Bestemmelse af glycolytiske mellemled

Efter glycolyse underkastes pyruvat dekarboxylering, der producerer CO2 og donerer acetylgruppen til acetylco-enzym A, som også oxideres til CO2 i Krebs-cyklen.

Elektronerne frigives under denne oxidation transporteres til ilt gennem reaktionerne ifølge den mitokondrielle respirationskæde, der til sidst driver syntesen af ​​ATP i dette organel.

Under aerob glycolyse overskydende pyruvat produceret behandlet af lactatdehydrogenase enzym, der indgår i lactat og NAD + regenerere forbruges i glycolyse trin ovenfor, men uden dannelse af nye molekyler ATP.

Desuden kan pyruvat anvendes i anabolske processer, som fører til dannelsen af ​​aminosyren alanin, for eksempel, eller kan også fungere som skelet til syntese af fedtsyrer.

Som pyruvat, slutproduktet med glycolyse, mange af reaktionsmellemprodukterne have andre funktioner i kataboliske veje eller anabolske vigtige for cellen.

Dette er tilfældet for glucose-6-phosphat og pentosephosphatvejen, hvor der opnås mellemprodukterne i nuværende ribose nukleinsyrer.

referencer

  1. Akram, M. (2013). Mini-anmeldelse om glycolyse og kræft. J. Canc. educ., 28, 454-457.
  2. Esen, E., & Long, F. (2014). Aerob glykolyse i osteoblaster. Curr Osteoporos Rep, 12, 433-438.
  3. Haanstra, J.R., González-Marcano, E.B., Gualdrón-López, M. & Michels, P.M. (2016). Biogenese, vedligeholdelse og dynamik af glycosomer i trypanosomatidparasitter. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Cell Research, 1863(5), 1038-1048.
  4. Jones, W., & Bianchi, K. (2015). Aerob glykolyse: ud over proliferation. Grænser i immunologi, 6, 1-5.
  5. Kawai, S., Mukai, T., Mori, S., Mikami, B., & Murata, K. (2005). Hypotese: strukturer, evolution og forfader for glukosekinaser i hexokinasefamilien. Journal of Bioscience and Bioengineering, 99(4), 320-330.
  6. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger principper for biokemi. Omega udgaver (5. udgave).