Anaerobiset glykolyysireaktiot ja fermentatiiviset reitit



anaerobinen glykolyysi tai anaerobinen on katabolinen reitti, jota monet solut käyttävät glukoosin hajoamiseen hapen puuttuessa. Toisin sanoen glukoosi ei ole täysin hapettu hiilidioksidiksi ja vedeksi, kuten aerobisen glykolyysin tapauksessa, mutta fermentatiivisia tuotteita syntyy.

Sitä kutsutaan anaerobiseksi glykolyysiksi, koska se tapahtuu ilman hapen läsnäoloa, joka muissa tapauksissa toimii lopullisena elektronin vastaanottajana mitokondrioiden kuljetusketjussa, jossa glykolyyttisten tuotteiden käsittelystä tuotetaan suuria määriä energiaa.

Organismista riippuen anaerobioosin tai hapen puuttumisen tila johtaa maitohapon (esimerkiksi lihassolujen) tai etanolin (hiivan) tuottamiseen pyruvaatista, joka syntyy glukoosin katabolian avulla..

Tämän seurauksena energiatehokkuus laskee jyrkästi, koska vain kaksi moolia ATP: tä tuotetaan prosessoitua glukoosimoolia kohti verrattuna 8 mooliin, jotka voidaan saada aerobisen glykolyysin aikana (vain glykolyyttisessä vaiheessa).

ATP-molekyylien lukumäärän ero liittyy NADH: n uudelleen hapetukseen, joka ei tuota lisää ATP: tä, toisin kuin aerobisessa glykolyysissä tapahtuu, että jokaiselle NADH: lle saadaan 3 ATP-molekyyliä..

indeksi

  • 1 Reaktiot
  • 2 Fermentatiiviset reitit
    • 2.1 Maitohapon tuotanto
    • 2.2 Etanolin tuotanto
  • 3 Aerobinen käyminen
  • 4 Glykolyysi ja syöpä
  • 5 Viitteet

reaktiot

Anaerobinen glykolyysi ei ole lainkaan kaukana aerobisesta glykolyysistä, koska termi "anaerobinen" viittaa enemmän siihen, mitä tapahtuu glykolyyttisen reitin jälkeen eli tuotteiden ja reaktiovälittäjien kohtaloon..

Näin ollen kymmenen erilaista entsyymiä osallistuu anaerobisen glykolyysin reaktioihin, nimittäin:

1-heksokinaasi (HK): käyttää yhtä ATP-molekyyliä kullekin glukoosimolekyylille. Se tuottaa glukoosi-6-fosfaattia (G6P) ja ADP: tä. Reaktio on peruuttamaton ja edellyttää magnesiumioneja.

 2-fosfoglukoosi-isomeraasi (PGI): isomeroi G6P: n fruktoosi-6-fosfaatiksi (F6P).

 3-Fosfofruktoquinasa (PFK): fosforyloi F6P: n fruktoosi-1,6-bisfosfaatiksi (F1.6-BP) käyttäen yhtä ATP-molekyyliä kullekin F6P: lle, tämä reaktio on myös peruuttamaton.

 4-aldolaasi: pilkkoo molekyylin F1.6-BP ja tuottaa glyseraldehydi-3-fosfaatti (GAP) ja dihydroksiasetoni fosfaatti (DHAP).

 5-triosifosfaatti-isomeraasi (TIM): osallistuu DHAP: n ja GAP: n interkonversioon.

 6-glyseraldehydi-3-fosfaattihydrogenaasi (GAPDH): käyttää kahta NAD-molekyyliä+ ja 2 epäorgaanisen fosfaatin (Pi) molekyyliä GAP: n fosforyloimiseksi, tuottaa 1,3-bifosflylyseraattia (1,3-BPG) ja 2 NADH: a.

 7-fosfoglyseraattikinaasi (PGK): tuottaa kaksi ATP-molekyyliä fosforyloimalla kahden ADP-molekyylin substraattitasolla. Se käyttää jokaista 1,3-BPG-molekyyliä fosfaatiryhmän luovuttajana. Tuottaa 2 molekyyliä 3-fosfoglyseraattia (3PG).

 8-fosflylyseraattimutaasi (PGM): järjestä 3PG-molekyyli uudelleen, jotta saataisiin aikaan välituote, jolla on suurempi energia, 2PG.

 9-enolaasi: 2PG: stä tuottaa fosfenolipyruvaattia (PEP) dehydratoimalla ensimmäinen.

10-pyruvaattikinaasi (PYK): tämä entsyymi käyttää fosforolipyruvaattia pyruvaatin muodostamiseksi. Reaktio käsittää fosfaatti- ryhmän siirtämisen fosfoenolipyruvaatin 2-asemaan ADP-molekyyliin. Kullekin glukoosille tuotetaan 2 pyruvaattia ja 2 ATP: tä.

Fermentatiiviset reitit

Fermentointi on termi, jota käytetään osoittamaan, että glukoosi tai muut ravintoaineet hajoavat hapen puuttuessa energian saamiseksi..

Puuttuessa hapen elektroninsiirtoketju ei ole lopullinen akseptori ja näin ollen ole oksidatiivisen fosforylaation, joka tuottaa suuria määriä energiaa ATP: n muodossa tapahtuu. NADH hapettuu ole kautta mitokondrioiden mutta vaihtoehtoiset reitit, jotka eivät tuota ATP.

Ilman tarpeeksi NAD: ää+ glykolyyttinen reitti pysähtyy, koska fosfaatin siirto GAP: een edellyttää tämän kofaktorin samanaikaista vähentämistä.

Joissakin soluissa on vaihtoehtoisia mekanismeja anaerobioosin jaksojen voittamiseksi, ja yleisesti nämä mekanismit sisältävät jonkinlaista fermentointia. Muut solut päinvastoin riippuvat lähes yksinomaan fermentointimenetelmistä niiden toimeentuloon.

Monien organismien fermentointireittien tuotteet ovat taloudellisesti merkityksellisiä ihmiselle; esimerkkejä ovat etanolin tuottaminen eräiden hiivojen anaerobioosissa ja maitohapon muodostuminen jogurtin valmistukseen käytettävien laktobakteerien avulla.

Maitohapon tuotanto

Monet solutyypit ilman happea tuottavat maitohappoa katalysoi kompleksi laktaattidehydrogenaasin reaktio, joka käyttää hiiltä pyruvaatin ja NADH: n reaktiossa GAPDH.

Etanolin tuotanto

Pyruvaatti muunnetaan asetaldehydiksi ja CO2 pyruvaattidekarboksylaasiksi. Sitten alkoholidehydrogenaasi käyttää asetaldehydiä, joka vähentää sitä tuottamalla etanolia ja regeneroimalla NAD-molekyyliä+ jokaiselle tällä tavalla menevälle pyruvaattimolekyylille.

Aerobinen käyminen

Anaerobisen glykolyysin pääasiallisena ominaisuutena on se, että lopputuotteet eivät vastaa CO: ta2 ja vesi, kuten aerobisen glykolyysin tapauksessa. Sen sijaan muodostuu tyypillisiä fermentointireaktioiden tuotteita.

Jotkut kirjoittajat ovat kuvattu prosessi "aerobinen käyminen" aerobinen Glykolyysivaiheen tai glukoosi tiettyjä organismeja, joista jotkut loisia Trypanosomatidae perhe ja monet syöpäkasvainsolujen.

Nämä organismit on osoitettu, että jopa hapen läsnäollessa, tuotteiden glykolyyttisen reitin tuotteiden fermentaatiokyvyn reittejä, niin ajatellaan, että "osittainen" glukoosin hapetus tapahtuu, koska kaikki energia ei eroteta mahdollista niiden hiili.

Vaikka glukoosin "aerobinen käyminen" ei tarkoita hengitystoiminnan täydellistä puuttumista, koska se ei ole kaikki tai ei-prosessi. Kirjallisuus viittaa kuitenkin tuotteiden, kuten pyruvaatin, laktaatin, sukkinaatin, malaatin ja muiden orgaanisten happojen erittymiseen.

Glykolyysi ja syöpä

Monet syöpäsolut osoittavat glukoosin oton ja glykolyyttisen vuon kasvua.

Kasvaimet syöpäpotilailla kasvavat nopeasti, joten verisuonet ovat hypoksiassa. Siten näiden solujen energialisä riippuu pääasiassa anaerobisesta glykolyysistä.

Kuitenkin, tämä ilmiö on apunaan tekijä hypoksian indusoituva transkription (HIF), ilmentymistä lisäävän glykolyyttisten entsyymien ja glukoosin kuljettajaa kalvon läpi monimutkaisia ​​mekanismeja.

viittaukset

  1. Akram, M. (2013). Mini-arvostelu glykolyysistä ja syövästä. J. Canc. Educ., 28, 454-457.
  2. Bustamante, E., ja Pedersen, P. (1977). Rotan hepatiomasolujen korkea aerobinen glykolyysi viljelmässä: mitokondriaalisen heksokinaasin rooli. Proc. Natl. Acad. Sci., 74(9), 3735 - 3739.
  3. Cazzulo, J. J. (1992). Glukoosin aerobinen käyminen trypanosomatidien avulla. FASEB-lehti, 6, 3153-3161.
  4. Jones, W. & Bianchi, K. (2015). Aerobinen glykolyysi: leviämisen lisäksi. Immunologian rajat, 6, 1-5.
  5. Li, X., Gu, J. & Zhou, Q. (2015). Katsaus aerobiseen glykolyysiin ja sen keskeisiin entsyymeihin - uudet kohteet keuhkosyöpähoitoon. 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). Hiililähteiden alkoholipitoinen käyminen Saccharomyces cerevisiaen biomassan hydrolysaateissa: nykytila. Antonie van Leeuwenhoek, 90, 391-418.
  7. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehningerin biokemian periaatteet. Omega-versiot (5. painos).