Glukolysefaser og -funktioner



den glykolyse eller glycolyse er den proces, hvorigennem et molekyle glukose nedbrydes i to pyruvatmolekyler. Energi produceres gennem glycolyse, som bruges af kroppen i forskellige cellulære processer.

Glycolyse er også kendt som Embden-Meyerhof-cyklen, til ære for Gustav Embden og Otto Fritz Meyerhof, som var opdagerne af denne procedure.

Glykolyse genereres i celler, specifikt i cytosolen placeret i cytoplasma. Dette er den mest udbredte procedure i alle levende væsener, fordi den genereres i alle typer celler, både eukaryotiske og prokaryote..

Dette indebærer, at dyr, planter, bakterier, svampe, alger og endog protozoa organismer er modtagelige for glykolyseprocessen.

Hovedformålet med glykolyse er at producere energi, som derefter anvendes i andre cellulære processer i kroppen.

Glycolysen svarer til det indledende trin, hvorfra processen med cellulær eller aerob respiration genereres, hvor tilstedeværelsen af ​​oxygen er nødvendig.

For miljøer, der mangler ilt, har glycolyse også en vigtig deltagelse, da det bidrager til gæringsprocessen.

indeks

  • 1 faser af glycolyse
    • 1.1 Energikrav fase
    • 1.2 Energiefrigivelsesfase
  • 2 Glykolysfunktioner
    • 2.1 Neural beskyttelse
  • 3 referencer

Faser af glycolyse

Glykolyse genereres som følge af ti faser. Disse ti faser kan forklares på en forenklet måde ved at bestemme to hovedkategorier: den første, hvor der er et energibehov; og den anden, hvor mere energi produceres eller frigives.

Energikrav fase

Det starter med et glukosemolekyle, der er fremstillet af sukker, som har glucosemolekylet og et fructosemolekyle.

Når glucosemolekylet er adskilt, er det forbundet med to fosfatgrupper, også kaldet fosforsyrer.

Disse fosforsyrer er stammer fra adenosintrifosfat (ATP), et element, der betragtes som en af ​​de vigtigste energikilder, der kræves i cellernes forskellige aktiviteter og funktioner.

Ved inkorporering af disse phosphatgrupper er glucosemolekylet modificeret og vedtager et andet navn: fructose-1,6-bisphosphat.

Fosforsyrerne genererer en ustabil situation i dette nye molekyle, hvilket medfører, at det er opdelt i to dele.

Som et resultat opstår der to forskellige sukkerarter, hver med phosphatiserede egenskaber og med tre carbonatomer.

Selv om disse to sukkerarter har de samme baser, har de karakteristika, der gør dem forskellige fra hinanden.

Den første kaldes glyceraldehyd-3-phosphat, og er den der går direkte til den næste fase af glycolyseprocessen.

Det andet tre-carbonphosphatsukker, der genereres, kaldes dihydroxyacetonphosphat, kendt af akronymet DHAP. Det deltager også i følgende trin af glycolyse, efter at det er blevet den samme komponent i det første sukker, der genereres fra processen: glyceraldehyd-3-phosphat.

Denne omdannelse af dihydroxyacetonephosphat til glyceraldehyd-3-phosphat genereres gennem et enzym, som er beliggende i cytosolen af ​​celler og kaldes glycerol-3-phosphatdehydrogenase. Denne konverteringsproces er kendt som "glycerolphosphat-shuttle".

Derefter kan det på en generel måde siges, at den første fase af glycolyse er baseret på modifikation af et glucosemolekyle i to molekyler triosephosphat. Det er det stadium, hvor oxidation ikke forekommer.

Det nævnte trin består af fem trin kaldet reaktioner, og hver enkelt katalyseres af sit eget specifikke enzym. De fem trin i forberedelsesfasen eller energibehovet er følgende:

Første skridt

Det første trin i glycolyse er omdannelsen af ​​glucose til glucose-6-phosphat. Det enzym, som katalyserer denne reaktion, er hexokinase. Her phosphoryleres glucoseringen.

Fosforylering består i at tilsætte en phosphatgruppe til et molekyle afledt af ATP. Som et resultat er der på dette punkt af glycolyse blevet indtrukket 1 molekyle af ATP.

Reaktionen sker ved hjælp af enzymet hexokinase, et enzym der katalyserer phosphoryleringen af ​​mange seks-element ringlignende glukosestrukturer.

Atomisk magnesium (Mg) intervenerer også for at beskytte de negative ladninger af phosphatgrupperne i ATP-molekylet.

Resultatet af denne phosphorylering er et molekyle kaldet glucose-6-phosphat (G6P), såkaldt fordi carbon 6 af glucose erhverver phosphatgruppen.

Andet trin

Det andet trin af glycolyse omfatter transformationen af ​​glucose-6-phosphat til fructose-6-phosphat (F6P). Denne reaktion sker ved hjælp af enzymet phosphoglucose isomerase.

Som navnet på enzymet indebærer, indebærer denne reaktion en isomeriseringseffekt.

Reaktionen involverer transformationen af ​​carbon-oxygenbindingen for at modificere den seks-ledige ring i en femledet ring.

Omorganiseringen finder sted, når sekslederringen åbnes og derefter lukkes på en sådan måde, at det første kulstof nu bliver eksternt til ringen.

Tredje trin

I det tredje trin af glycolyse omdannes fructose-6-phosphat til fructose-1,6-biphosphat (FBP).

Svarende til reaktion, der opstår i det første trin af glycolyse, et andet molekyle af ATP giver tilsættes phosphatgruppen til molekylet fructose-6-phosphat.

Det enzym, der katalyserer denne reaktion, er phosphofructokinase. Som i trin 1 er et magnesiumatom involveret for at beskytte de negative ladninger.

Fjerde trin

Enzymet aldolase deler fructose 1,6-bisphosphat i to sukkerarter, der er isomerer af hinanden. Disse to sukkerarter er dihydroxyacetonphosphat og glyceraldehydtriphosphat.

Dette trin bruger enzymet aldolase, som katalyserer spaltningen af ​​fructose-1,6-biphosphat (FBP) til fremstilling af to 3-carbon molekyler. Et af disse molekyler kaldes glyceraldehydtriphosphat, og det andet kaldes dihydroxyacetonphosphat.

Trin fem

Enzymtriphosphatisomerasen interpenetrerer hurtigt molekylerne dihydroxyacetonphosphat og glyceraldehydtriphosphat. Glyceraldehydphosphat elimineres og / eller anvendes i det næste trin af glycolyse.

Glyceraldehydtriphosphat er det eneste molekyle, der fortsætter i den glycolytiske vej. Som følge heraf er alle molekyler produceret dihydroxyacetonephosphat efterfulgt af trifosfata isomerase enzym, som omarrangerer dihydroxyacetonephosphat glyceraldehyd triphosphat for at kunne fortsætte i glycolyse.

På dette tidspunkt i den glycolytiske vej er der to molekyler af tre carbonatomer, men glucose er endnu ikke blevet fuldstændigt omdannet til pyruvat.

Energiefrigivelsesfase

De to tre-carbon-sukkermolekyler, der blev genereret fra første fase, vil nu gennemgå en anden serie af transformationer. Processen, der vil blive beskrevet nedenfor, genereres to gange for hvert sukkermolekyle.

For det første vil et af molekylerne slippe af med to elektroner og to protoner, og som følge af denne frigivelse tilsættes endnu et fosfat til sukkermolekylet. Den resulterende komponent kaldes 1,3-biphosphoglycerat.

Derefter frigøres 1,3-bifosglycerat med en af ​​phosphatgrupperne, som i sidste ende bliver et ATP-molekyle.

På dette tidspunkt frigives energi. Det molekyle, der er resultatet af denne frigivelse af phosphat, kaldes 3-phosphoglycerat.

3-phosphoglyceratet bliver et andet element, der er lig med det, men med visse egenskaber med hensyn til molekylær struktur. Dette nye element er 2-phosphoglycerat.

I det næstsidste trin af glycolyseprocessen omdannes 2-phosphoglyceratet til phosphoenolpyruvat som et resultat af tabet af et vandmolekyle.

Endelig frigives phosphoenolpyruvat med en anden fosfatgruppe, en fremgangsmåde der også involverer dannelsen af ​​et ATP-molekyle og derfor en frigivelse af energi.

Fosfatfri, resulterer phosphoenolpyruvat i slutningen af ​​processen i et pyruvatmolekyle.

Ved afslutningen af ​​glycolyse, to molekyler af pyruvat, ATP og to fire nikotinamidadenindinukleotid hydrogen (NADH) genereres, jeg element sidstnævnte begunstiger også oprettelsen af ​​ATP molekyler i kroppen.

Som vi har set, er det i anden halvdel af glykolyse, at de fem resterende reaktioner opstår. Denne fase er også kendt som oxidativ.

Derudover intervenerer et specifikt enzym for hvert trin, og reaktionerne i dette trin forekommer to gange for hvert glukosemolekyle. De 5 trin i fordelene eller energiprisfasen er følgende:

Første skridt

I dette trin to store begivenheder, en, der er produceret glyceraldehyd triphosphat oxideres af coenzym nikotinamidadenindinukleotid (NAD); og på den anden side phosphoryleres molekylet ved tilsætning af en fri phosphatgruppe.

Det enzym, der katalyserer denne reaktion, er glyceraldehyd-triphosphat-dehydrogenase.

Dette enzym indeholder passende strukturer og opretholder molekylet i et sådant arrangement, der muliggør adenindinukleotid nicotinamid molekyle udtrække en hydrogen glyceraldehyd triphosphat omdannelse NAD dehydrogenase NAD (NADH).

Fosfatgruppen angriber derefter glyceraldehyd-triphosphatmolekylet og frigiver det fra enzymet til dannelse af 1,3-bisphosphoglyrat, NADH og et hydrogenatom.

Andet trin

I dette stadium omdannes 1,3-bisphosphoglyrat til triphosphoglycerat med enzymet phosphoglyceratkinase.

Denne reaktion involverer tabet af en phosphatgruppe fra udgangsmaterialet. Fosfat overføres til et adenosindiphosphatmolekyle, der producerer det første ATP-molekyle.

Da faktisk har to molekyler 1,3 bifosglicerato (fordi der var to produkter 3 carbonatomer i trin 1 i glycolyse), faktisk to ATP molekyler syntetiseres i dette trin.

Denne ATP-syntese, de første to ATP molekyler anvendte annulleret, forårsager et netværk af 0 ATP molekyler til denne fase af glycolyse.

Igen bemærkes det, at et magnesiumatom er involveret til at beskytte de negative ladninger i phosphatgrupperne i ATP-molekylet.

Tredje trin

Dette trin involverer en simpel omlejring af phosphatgruppens position i 3-phosphoglyceratmolekylet, som omdanner det til 2 phosphoglycerat.

Det molekyle, der er involveret i katalysen af ​​denne reaktion, kaldes phosphoglyceratmutase (PGM). En mutase er et enzym, som katalyserer overførslen af ​​en funktionel gruppe fra en position i et molekyle til et andet.

Reaktionsmekanismen fortsætter ved først at tilføje en yderligere phosphatgruppe til 2'-stillingen af ​​3-phosphoglyceratet. Derefter fjerner enzymet phosphatet fra 3'-stillingen og efterlader kun 2'-phosphatet og giver således 2 phosphoglycerat. På denne måde genoprettes enzymet også til sin oprindelige phosphorylerede tilstand.

Fjerde trin

Dette trin involverer omdannelsen af ​​2 phosphoglycerat til phosphoenolpyruvat (PEP). Reaktionen katalyseres af enolasenzymet.

Enolase virker ved at fjerne en gruppe vand eller dehydrere de 2 phosphoglycerater. Specificitetslommen af ​​enzymet tillader elektronerne af substratet, der skal omlejres således at den resterende phosphat link bliver ustabil, således forberede substratet til den næste reaktion.

Trin fem

Det endelige trin af glycolyse omdanner phosphoenolpyruvat til pyruvat ved hjælp af enzymet pyruvatkinase.

Som navnet på enzymet antyder, involverer denne reaktion overførslen af ​​en phosphatgruppe. Fosfatgruppen bundet til 2'-carbonet i phosphoenolpyruvat overføres til et adenosindiphosphatmolekyle, der producerer ATP.

Igen, da der er to molekyler phosphoenolpyruvat, her produceres her faktisk to molekyler adenosintrifosfat eller ATP.

Funktioner af glycolyse

Glykolyseprocessen er af vital betydning for alle levende organismer, da den repræsenterer proceduren, hvorigennem cellulær energi genereres.

Denne generation af energi favoriserer cellernes respiratoriske processer og også fermentationsprocessen.

Den glukose, der kommer ind i kroppen gennem forbrug af sukkerarter, har en kompleks sammensætning.

Gennem glykolyse er det muligt at forenkle denne sammensætning og omdanne den til en sammensætning, som kroppen kan udnytte til generering af energi.

Gennem processen med glycolyse genereres fire molekyler af ATP. Disse ATP-molekyler er den vigtigste måde, hvorpå organismen får energi og favoriserer oprettelsen af ​​nye celler; Derfor er genereringen af ​​disse molekyler afgørende for organismen.

Neural beskyttelse

Undersøgelser har vist, at glykolyse spiller en vigtig rolle i neurons adfærd.

Forskere ved University of Salamanca, Institut for Neurovidenskab af Castilla y Leon og Salamanca Universitetshospital fandt, at øget glykolyse i neuroner indebærer en forhastet død af disse.

Dette er en konsekvens af neuroner, der lider af, hvad de har kaldt oxidativ stress. Derefter jo lavere glykolysen er, desto større antioxidant strømmen på neuronerne, og jo større er muligheden for overlevelse.

Virkningerne af denne opdagelse kan have en positiv indvirkning på undersøgelser af sygdomme præget af neuronal degeneration, såsom Alzheimers eller Parkinsons..

referencer

  1. "Hvad er pyruvat?" I Metabolic Guide. Hentet den 11. september 2017 fra Metabolic Guide: guiametabolica.org
  2. "Glucolysis" i National Cancer Institute. Hentet den 11. september 2017 fra National Cancer Institute: cancer.gov
  3. Pichel, J. "Fandt den mekanisme, der styrer glykolyse og oxidativ stress i neuroner" (juni 11, 2009) i latinamerikanske agentur for Formidling af videnskab og teknologi. Hentet den 11. september 2017 fra det ibero-amerikanske agentur for formidling af videnskab og teknologi: dicyt.com
  4. "Glucolysis" i Khan Academy. Hentet den 11. september 2017 fra Khan Academy: en.khanacademy.org
  5. Gonzalez, A. og Raisman, J. "Glycolysis: cytosol cyklus" (31 august 2005) i Hipertextos området for biologi. Hentet den 11. september 2017 fra Hypertexts in the Biology Area: biologia.edu.ar
  6. Smith, J. "Hvad er glycolyse" (31. maj 2017) i News Medical. Hentet den 11. september 2017 fra News Medical: news-medical.net
  7. Bailey, L. "10 Steps of Glycolysis" (8. juni 2017) hos Thoughco. Hentet den 11. september 2017 fra Thoughco: thoughtco.com
  8. Berg, J., Tymoczko, J. og Stryer, L. "Biochemistry. 5. udgave. " I National Center of Biotechnology Information. Hentet den 11. september 2017 fra National Center of Biotechnology Information: ncbi.nlm.nih.gov
  9. "Glycerol-3-phosphat dehydrogenase" i Clínica Universidad de Navarra. Hentet den 11. september 2017 fra Clínica Universidad de Navarra: cun.es
  10. "Skridt for cellulær respiration" på Khan Academy. Hentet den 11. september 2017 fra Khan Academy: en.khanacademy.org.