Anaerobe glycolysereaktioner og fermentative veje



den anaerob glykolyse eller anaerob er en katabolisk rute, der anvendes af mange typer celler til nedbrydning af glucose i fravær af ilt. Det vil sige, glukose er ikke fuldstændigt oxideret til kuldioxid og vand, som det er tilfældet med aerob glykolyse, men fermenterende produkter genereres.

Den kaldes anaerob glykolyse, da den foregår uden tilstedeværelse af ilt, som i andre tilfælde fungerer som en endelig elektronacceptor i mitokondriens transportkæde, hvor der produceres store mængder energi fra behandling af glycolytiske produkter.

Afhængigt af organismen vil en tilstand af anaerobiosi eller fravær af ilt resultere i produktion af mælkesyre (f.eks. Muskelceller) eller ethanol (gær) fra pyruvat frembragt ved glukose-katabolisme.

Som følge heraf falder energieffektiviteten drastisk, da kun to mol ATP produceres pr. Mol glucose, der behandles, sammenlignet med de 8 mol, der kan opnås under aerob glykolyse (kun i glycolytisk fase).

Forskellen i antallet af ATP-molekyler har at gøre med reoxidering af NADH, som ikke genererer yderligere ATP, i modsætning til hvad der sker i aerob glykolyse, at der for hver NADH opnås 3 molekyler af ATP.

indeks

  • 1 reaktioner
  • 2 Fermentative ruter
    • 2.1 Produktion af mælkesyre
    • 2.2 Etanolproduktion
  • 3 Aerob gæring
  • 4 glycolyse og cancer
  • 5 referencer

reaktioner

Anaerob glykolyse er slet ikke fjernet fra aerob glykolyse, da udtrykket "anaerob" henviser mere til hvad der sker efter glykolytiske ruter, det vil sige produktets skæbne og reaktionsformidlere..

Således deltager ti forskellige enzymer i reaktionerne fra anaerob glykolyse, nemlig:

1-hexokinase (HK): bruger et molekyle af ATP for hvert molekyle af glucose. Det producerer glucose 6-phosphat (G6P) og ADP. Reaktionen er irreversibel og garanterer magnesiumioner.

 2-phosphoglucose isomerase (BGB): isomeriserer G6P til fructose 6-phosphat (F6P).

 3-Fosfofructoquinasa (PFK): phosphorylerer F6P til fructose 1,6-bisphosphat (F1.6-BP) ved anvendelse af et molekyle ATP for hver F6P, er denne reaktion også irreversibel.

 4-Aldolase: spalter molekylet af F1.6-BP og producerer glyceraldehyd-3-phosphat (GAP) og dihydroxyacetonphosphat (DHAP).

 5-triosephosphatisomerase (TIM): deltager i interconversionen af ​​DHAP og GAP.

 6-glyceraldehyd-3-phosphat dehydrogenase (GAPDH): anvender to molekyler NAD+ og 2 molekyler uorganisk phosphat (Pi) til phosphorylering af GAP giver 1,3-biphosphoglycerat (1,3-BPG) og 2 NADH.

 7-phosphoglyceratkinase (PGK): producerer to molekyler af ATP ved phosphorylering ved substratniveauet af to molekyler ADP. Det bruger hvert molekyle af 1,3-BPG som en fosfatgruppen donor. Producerer 2 molekyler 3-phosphoglycerat (3PG).

 8-phosphoglyceratmutase (PGM): Omarrangere 3PG-molekylet for at udlede et mellemprodukt med højere energi, 2PG.

 9-Enolase: fra 2PG producerer phosphoenolpyruvat (PEP) ved dehydrering af den første.

10-pyruvatkinase (PYK): phosphoenolpyruvat anvendes af dette enzym til dannelse af pyruvat. Reaktionen involverer overførslen af ​​phosphatgruppen i 2-stillingen af ​​phosphoenolpyruvat til et ADP-molekyle. 2 pyruvater og 2 ATP produceres for hver glucose.

Fermentative ruter

Gæring er udtrykket anvendt til at indikere, at glucose eller andre næringsstoffer nedbrydes i fraværelse af ilt for at opnå energi.

I fravær af ilt har elektrontransportkæden ikke en endelig acceptor, og derfor forekommer oxidativ phosphorylering, som giver store mængder energi i form af ATP, ikke. NADH reoxideres ikke via mitokondriærruten, men gennem alternative veje, som ikke producerer ATP.

Uden nok NAD+ den glycolytiske vej stopper, da overførslen af ​​phosphat til GAP kræver samtidig reduktion af denne cofaktor.

Nogle celler har alternative mekanismer til at overvinde perioder med anaerobiosi, og generelt involverer disse mekanismer en form for fermentering. Andre celler er tværtimod næsten udelukkende afhængige af fermentative processer for deres levetid.

Produkterne fra de fermentative veje i mange organismer er økonomisk relevante for mennesket; Eksempler er produktionen af ​​ethanol ved visse gærer i anaerobiosi og dannelsen af ​​mælkesyre af de lactobakterier, der anvendes til fremstilling af yoghurt.

Produktion af mælkesyre

Mange celletyper i fravær af oxygen producerer mælkesyre katalyseret af komplekse lactatdehydrogenase reaktion, som anvender carbonatomerne i pyruvat og NADH produceret i omsætningen af ​​GAPDH.

Etanolproduktion

Pyruvat omdannes til acetaldehyd og CO2 ved pyruvat-decarboxylase. Acetaldehyd anvendes derefter ved alkoholdehydrogenase, hvilket reducerer det ved at producere ethanol og regenerere et NAD-molekyle+ for hvert pyruvatmolekyle, der kommer ind på denne måde.

Aerob gæring

Anaerob glykolyse har som hovedkarakteristika det faktum, at de endelige produkter ikke svarer til CO2 og vand, som i tilfælde af aerob glykolyse. I stedet genereres typiske fermenteringsreaktioner.

Nogle forfattere har beskrevet en proces med "aerob gæring" eller aerob glukoseglykolyse for visse organismer, herunder nogle parasitter fra familien Trypanosomatidae og mange kræft tumorceller..

I disse organismer er det blevet vist, at selv i nærvær af oxygen, produkterne ifølge den glycolytiske vej for produkter af fermentative ruter, så det menes, at en "delvis" glucoseoxidation forekommer, eftersom al den energi ikke ekstraheres muligt af dets carbonatomer.

Selvom den "aerobic fermentation" af glucose ikke indebærer den totale fravær af åndedrætsaktivitet, da det ikke er en helt eller intet proces. Litteraturen påpeger imidlertid udskillelsen af ​​produkter som pyruvat, lactat, succinat, malat og andre organiske syrer.

Glykolyse og kræft

Mange kræftceller viser en stigning i glukoseoptagelse og glykolytisk flux.

Tumorer i kræftpatienter vokser hurtigt, så blodkarrene er i hypoxi. Således afhænger energitilskuddet af disse celler primært på anaerob glykolyse.

Dette fænomen er imidlertid hjulpet af en hypoxi-inducerbar transkriptionsfaktor (HIF), som øger ekspressionen af ​​glycolytiske enzymer og glucosetransportere i membranen gennem komplekse mekanismer.

referencer

  1. Akram, M. (2013). Mini-anmeldelse om glycolyse og kræft. J. Canc. educ., 28, 454-457.
  2. Bustamante, E., & Pedersen, P. (1977). Høj aerob glykolyse af rotte hepatomceller i kultur: Mitokondriale hexokinase rolle. Proc. Natl. Acad. sci., 74(9), 3735-3739.
  3. Cazzulo, J.J. (1992). Aerob gæring af glucose med trypanosomatider. FASEB Journal, 6, 3153-3161.
  4. Jones, W., & Bianchi, K. (2015). Aerob glykolyse: ud over proliferation. Grænser i immunologi, 6, 1-5.
  5. Li, X., Gu, J., & Zhou, Q. (2015). Gennemgang af aerob glykolyse og dens nøgle enzymer - nye mål for lungekræft terapi. Thoracic Cancer, 6, 17-24.
  6. Maris, A.J.A. Van, Abbott, Æ. D. A., Bellissimi, Æ. E., Brink, J. Van Den, Kuyper, Æ. M., Luttik, Æ. M. A. H., Pronk, J. T. (2006). Alkoholholdig fermentering af kulstofkilder i biomassehydrolysater af Saccharomyces cerevisiae: Aktuel status. Antonie van Leeuwenhoek, 90, 391-418.
  7. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger principper for biokemi. Omega udgaver (5. udgave).