Glukolyysivaiheet ja -funktiot

Glykolyysivaiheen tai glykolyysi on prosessi, jonka kautta glukoosimolekyyli hajotetaan kahteen pyruvaattimolekyyliin. Energia tuotetaan glykolyysin avulla, jota keho käyttää eri soluprosesseissa.

Glycolysis tunnetaan myös nimellä Embden-Meyerhof, Gustav Embdenin ja Otto Fritz Meyerhofin kunniaksi..

Glykolyysia syntyy soluissa, erityisesti sytoplasmaan sijoitetussa sytosolissa. Tämä on yleisin menettely kaikissa elävissä olennoissa, koska se syntyy kaikentyyppisissä soluissa, sekä eukaryoottisissa että prokaryoottisissa..

Tämä tarkoittaa, että eläimet, kasvit, bakteerit, sienet, levät ja jopa alkueläimet ovat alttiita glykolyysin prosessille.

Glykolyysin päätavoitteena on tuottaa energiaa, jota sitten käytetään muissa kehon soluprosesseissa.

Glykolyysi vastaa alkuvaihetta, josta syntyy solu- tai aerobisen hengityksen prosessi, jossa hapen läsnäolo on tarpeen.

Niissä ympäristöissä, joissa ei ole happea, glykolyysillä on myös tärkeä osallistuminen, koska se edistää käymisprosessia.

indeksi

• 1 Glykolyysin vaiheet
  • 1.1 Energian tarve -vaihe
  • 1.2 Energian vapautumisvaihe
• 2 Glykolyysin toiminnot
  • 2.1 Neuralisuojaus
• 3 Viitteet

Glykolyysin vaiheet

Glykolyysia syntyy kymmenen vaiheen seurauksena. Näitä kymmenen vaihetta voidaan selittää yksinkertaistetusti, määrittelemällä kaksi pääluokkaa: ensimmäinen, jossa on energiavaatimus; ja toinen, jossa tuotetaan tai vapautetaan enemmän energiaa.

Energian tarve -vaihe

Se alkaa glukoosimolekyylistä, joka saadaan sokerista, jossa on glukoosimolekyyli ja fruktoosimolekyyli.

Kun glukoosimolekyyli on erotettu, se liitetään kahteen fosfaattiryhmään, joita kutsutaan myös fosforihappoiksi.

Nämä fosforihapot ovat peräisin adenosiinitrifosfaatista (ATP), joka on yksi tärkeimmistä energialähteistä, joita tarvitaan solujen eri toiminnoissa ja toiminnoissa.

Näiden fosfaatti- ryhmien sisällyttämisen myötä glukoosimolekyyli muutetaan ja annetaan toinen nimi: fruktoosi-1,6-bisfosfaatti.

Fosforihapot aiheuttavat epävakaa tilannetta tässä uudessa molekyylissä, mikä johtaa siihen, että se on jaettu kahteen osaan.

Tämän seurauksena syntyy kaksi eri sokeria, joista kussakin on fosfatoituja ominaisuuksia ja kolme hiiltä.

Vaikka näillä kahdella sokerilla on samat emäkset, niillä on ominaisuuksia, jotka tekevät niistä erilaiset.

Ensimmäistä kutsutaan glyseraldehydi-3-fosfaatiksi, ja se menee suoraan glykolyysimenetelmän seuraavaan vaiheeseen.

Toista tuotettua kolmikarbonifosfaattisokeria kutsutaan dihydroksiasetofosfaatiksi, joka tunnetaan lyhenteellä DHAP. Se osallistuu myös seuraaviin glykolyysivaiheisiin sen jälkeen, kun siitä on tullut sama prosessiprosessin ensimmäisen sokerin komponentti: glyseraldehydi-3-fosfaatti.

Tämä dihydroksiasetofosfaatin transformaatio glyseraldehydi-3-fosfaatiksi muodostuu entsyymin kautta, joka sijaitsee solujen sytosolissa ja jota kutsutaan glyserol-3-fosfaatti-dehydrogenaasiksi. Tämä muuntamisprosessi tunnetaan nimellä "glyserolifosfaatti shuttle"..

Sitten voidaan yleisesti sanoa, että glykolyysin ensimmäinen vaihe perustuu glukoosimolekyylin modifikaatioon kahdessa trioosifosfaatin molekyylissä. Se on vaihe, jossa hapettumista ei tapahdu.

Mainittu vaihe koostuu viidestä vaiheesta, joita kutsutaan reaktioksi, ja kukin niistä katalysoi sen oma spesifinen entsyymi. Valmisteluvaiheen tai energiantarpeen viisi vaihetta ovat seuraavat:

Ensimmäinen vaihe

Ensimmäinen vaihe glykolyysissä on glukoosin muuntaminen glukoosi-6-fosfaatiksi. Tämä reaktio katalysoiva entsyymi on heksokinaasi. Tässä glukoosirengas on fosforyloitu.

Fosforylaatio käsittää fosfaatti- ryhmän lisäämisen ATP: stä johdettuun molekyyliin. Tämän seurauksena tässä glykolyysin vaiheessa 1 ATP-molekyyliä on käytetty.

Reaktio tapahtuu heksokinaasin entsyymin avulla, joka on entsyymi, joka katalysoi monien kuuden elementin renkaan kaltaisten glukoosirakenteiden fosforylaatiota.

Atomimagnesium (Mg) puuttuu myös auttamaan suojaamaan fosfaatti- ryhmien negatiivisia varauksia ATP-molekyylissä.

Tämän fosforylaation tulos on molekyyli, jota kutsutaan glukoosi-6-fosfaatiksi (G6P), ns. Koska glukoosin hiili 6 saa fosfaatti- ryhmän.

Toinen vaihe

Glykolyysin toinen vaihe sisältää glukoosi-6-fosfaatin transformoinnin fruktoosi-6-fosfaatiksi (F6P). Tämä reaktio tapahtuu fosfoglukoosi-isomeraasin entsyymin avulla.

Kuten entsyymin nimi viittaa, tähän reaktioon liittyy isomerointivaikutus.

Reaktio käsittää hiili- hapen sidoksen transformoinnin kuuden jäsenen renkaan modifioimiseksi viiden jäsenen renkaassa.

Uudelleenjärjestely tapahtuu, kun kuusijäseninen rengas avataan ja suljetaan siten, että ensimmäinen hiili muuttuu nyt renkaan ulkopuolelle.

Kolmas vaihe

Glykolyysin kolmannessa vaiheessa fruktoosi-6-fosfaatti muunnetaan fruktoosi-1,6-bifosfaatiksi (FBP).

Samoin kuin glykolyysin ensimmäisessä vaiheessa tapahtuva reaktio, toinen ATP-molekyyli tarjoaa fosfaatti- ryhmän, joka lisätään fruktoosi-6-fosfaatin molekyyliin.

Entsyymi, joka katalysoi tätä reaktiota, on fosfofrukokinaasi. Kuten vaiheessa 1 on mukana magnesiumiatomi, joka auttaa suojaamaan negatiivisia varauksia.

Neljäs vaihe

Aldolaasin entsyymi jakaa fruktoosi-1,6-bisfosfaatin kahteen sokeriin, jotka ovat toistensa isomeerejä. Nämä kaksi sokeria ovat dihydroksiasetofosfaatti ja glyseraldehyditrifosfaatti.

Tässä vaiheessa käytetään entsyymiä aldolaasia, joka katalysoi fruktoosi-1,6-bifosfaatin (FBP) pilkkoutumista kahden 3-hiilimolekyylin tuottamiseksi. Yksi näistä molekyyleistä on nimeltään glyseraldehyditrifosfaatti ja toinen nimeltään dihydroksiasetofosfaatti.

Vaihe viisi

Entsyymi trifosfaatti-isomeraasi läpäisee nopeasti molekyylit dihydroksi- asetonifosfaatin ja glyseraldehyditrifosfaatin. Glyseraldehydifosfaatti poistetaan ja / tai sitä käytetään seuraavassa glykolyysin vaiheessa.

Glyseraldehyditrifosfaatti on ainoa molekyyli, joka jatkuu glykolyyttisessä reitissä. Tämän seurauksena kaikki tuotetut dihydroksiasetonifosfaatti-molekyylit seuraa entsyymiä trifosfaatti-isomeraasia, joka järjestää dihydroksiasetofosfaatin uudelleen glyseraldehyditrifosfaatissa niin, että se voi jatkua glykolyysissä.

Tässä glykolyyttisen reitin tässä vaiheessa on kaksi molekyyliä, joissa on kolme hiiltä, ​​mutta glukoosia ei ole vielä täysin muunnettu pyruvaattiksi.

Energian vapautumisvaihe

Kaksi kolmihiilistä sokerimolekyyliä, jotka on muodostettu ensimmäisestä vaiheesta, käyvät nyt läpi toisen sarjan transformaatioita. Jäljempänä kuvattu prosessi muodostetaan kahdesti kullekin sokerimolekyylille.

Ensinnäkin yksi molekyyleistä pääsee eroon kahdesta elektronista ja kahdesta protonista ja tämän vapautumisen seurauksena lisätään vielä yksi fosfaatti sokerimolekyyliin. Syntynyttä komponenttia kutsutaan 1,3-bifosforlyseraatiksi.

Seuraavaksi 1,3-bifosforlyseraatti vapautuu yhdestä fosfaatti- ryhmästä, josta lopulta tulee ATP-molekyyli.

Tässä vaiheessa energia vapautuu. Tätä fosfaatin vapautumisesta johtuvaa molekyyliä kutsutaan 3-fosflyseraatiksi.

3-fosfoglyseraatista tulee toinen sen kanssa yhtä suuri elementti, mutta sillä on tiettyjä ominaisuuksia molekyylirakenteessa. Tämä uusi elementti on 2-fosfoglyseraatti.

Glykolyysimenetelmän edeltävässä vaiheessa 2-fosfoglyseraatti muunnetaan fosfoenolipyruvaatiksi vesimolekyylin häviämisen seurauksena.

Lopuksi fosfoenolipyruvaatti vapautuu toisesta fosfaatti- ryhmästä, joka käsittää myös ATP-molekyylin luomisen ja siten energian vapautumisen..

Fosfaatiton, fosfoenolipyruvaatti johtaa prosessin lopussa pyruvaattimolekyylissä.

Glykolyysin lopussa muodostetaan kaksi pyruvaattimolekyyliä, neljä ATP: stä ja kaksi nikotiiniamidiadenukleotidivetyä (NADH), joka on jälkimmäisen elementti, joka edesauttaa myös ATP-molekyylien muodostumista kehossa..

Kuten olemme nähneet, glykolyysin toisella puoliskolla tapahtuu viisi jäljellä olevaa reaktiota. Tämä vaihe tunnetaan myös hapettimena.

Lisäksi jokainen vaihe vaikuttaa spesifiseen entsyymiin ja tämän vaiheen reaktiot esiintyvät kahdesti kullekin glukoosimolekyylille. Edut tai energian vapauttamisvaihe ovat seuraavat:

Ensimmäinen vaihe

Tässä vaiheessa tapahtuu kaksi pääasiallista tapahtumaa, joista yksi on se, että glyseraldehyditrifosfaatti hapetetaan koentsyymi-nikotiiniamidiadeniinidinukleotidilla (NAD); ja toisaalta molekyyli fosforyloidaan lisäämällä vapaata fosfaattiryhmää.

Tämä reaktio katalysoiva entsyymi on glyseraldehyditrifosfaatidehydrogenaasi.

Tämä entsyymi sisältää sopivia rakenteita ja pitää molekyylin sellaisessa asennossa, että se sallii nikotiiniamidiadeniinidinukleotidin molekyylin uuttaa vetyä glyseraldehyditrifosfaatista, jolloin NAD muunnetaan NAD-dehydrogenaasiksi (NADH).

Sitten fosfaatti- ryhmä hyökkää glyseraldehyditrifosfaattimolekyyliä ja vapauttaa sen entsyymistä 1,3-bisfosfoglyraatin, NADH: n ja vetyatomin tuottamiseksi.

Toinen vaihe

Tässä vaiheessa 1,3-bisfosoglyraatti muunnetaan fosflylyseraattikinaasin entsyymin avulla.

Tämä reaktio sisältää fosfaattiryhmän häviämisen lähtöaineesta. Fosfaatti siirretään adenosiinidifosfaattimolekyyliin, joka tuottaa ensimmäisen ATP-molekyylin.

Koska itse asiassa on olemassa kaksi 1,3-bifosglyseraatin molekyyliä (koska glykolyysin vaiheessa 1 oli kaksi hiiliatomia), tässä vaiheessa kaksi ATP-molekyyliä syntetisoidaan.

Tämän ATP: n synteesin avulla ensimmäiset kaksi ATP: n molekyyliä peruutetaan, mikä aiheuttaa 0 ATP-molekyylin verkkoa tähän glykolyysivaiheeseen asti.

Jälleen havaitaan, että magneettiatomi on mukana suojaamaan negatiivisia varauksia ATP-molekyylin fosfaattiryhmissä.

Kolmas vaihe

Tähän vaiheeseen sisältyy yksinkertainen fosfaatti- ryhmän aseman uudelleenjärjestely 3-fosflylyseraattimolekyylissä, joka muuntaa sen 2 fosfoglyseraatiksi.

Molekyyliä, joka osallistuu tämän reaktion katalyysiin, kutsutaan fosfoglyseraattimutaasiksi (PGM). Mutaasi on entsyymi, joka katalysoi funktionaalisen ryhmän siirtymistä yhdestä molekyylin asemasta toiseen.

Reaktiomekanismi etenee lisäämällä ensin lisäfosfaattiryhmä 3-fosflyseraatin 2'-asemaan. Sitten entsyymi poistaa fosfaatin 3'-asemasta, jättäen vain 2'-fosfaatin ja siten antamalla 2 fos- flylyseraattia. Tällä tavalla entsyymi palautetaan myös alkuperäiseen fosforyloituun tilaansa.

Neljäs vaihe

Tähän vaiheeseen kuuluu 2 fosfoglyseraatin muuttaminen fosfoenolipyruvaatiksi (PEP). Reaktiota katalysoi enolaasientsyymi.

Enolaasi toimii poistamalla vesiryhmä tai dehydratoimalla 2 fosfoglyseraatti. Entsyymin taskun spesifisyys mahdollistaa substraatin elektronien järjestämisen uudelleen siten, että jäljellä oleva fosfaatti- sidos tulee hyvin epävakaaksi, jolloin valmistetaan substraatti seuraavaa reaktiota varten.

Vaihe viisi

Glykolyysin viimeinen vaihe muuntaa fosfoenolipyruvaatin pyruvaatiksi pyruvaattikinaasin entsyymin avulla.

Kuten entsyymin nimi viittaa, tämä reaktio sisältää fosfaatti- ryhmän siirtämisen. Fosfoenolipyruvaatin 2'-hiileen kiinnittynyt fosfaatti- ryhmä siirretään adenosiinidifosfaattimolekyyliin, joka tuottaa ATP: tä.

Jälleen, koska fosforolipyruvaattia on kaksi molekyyliä, tässä yhteydessä syntyy kaksi adenosiinitrifosfaatin tai ATP: n molekyyliä.

Glykolyysin tehtävät

Glykolyysin prosessi on elintärkeä kaikille eläville organismeille, koska se edustaa prosessia, jonka kautta soluenergiaa syntyy.

Tämä energian sukupolvi suosii solujen hengitysprosesseja ja myös käymisprosessia.

Glukoosilla, joka tulee elimistöön sokereiden kulutuksen kautta, on monimutkainen koostumus.

Glykolyysin avulla on mahdollista yksinkertaistaa tätä koostumusta ja muuntaa se yhdisteeksi, jota elin voi hyödyntää energiantuotannossa.

Glykolyysimenetelmän kautta muodostetaan neljä ATP-molekyyliä. Nämä ATP: n molekyylit ovat tärkein tapa, jolla organismi saa energian ja suosii uusien solujen syntymistä; Siksi näiden molekyylien syntyminen on välttämätöntä organismille.

Neuraalinen suoja

Tutkimukset ovat osoittaneet, että glykolyysillä on tärkeä rooli hermosolujen käyttäytymisessä.

Salamancan yliopiston, Castilla y Leónin neurotieteiden instituutin ja Salamancan yliopistollisen sairaalan tutkijat totesivat, että glykolyysin lisääntyminen neuroneissa merkitsee hätäisempää kuolemaa..

Tämä on seurausta neuroneista, jotka kärsivät oksidatiivisesta stressistä. Sitten mitä alhaisempi glykolyysi on, sitä suurempi on hermosolujen antioksidantti, ja sitä suurempi on mahdollisuus eloonjäämiselle.

Tämän löydön seuraukset voivat vaikuttaa positiivisesti neuronaalisen rappeutumisen, kuten Alzheimerin tai Parkinsonin taudeille..

viittaukset

1. "Mikä on pyruvaatti?". Haettu 11. syyskuuta 2017 Metabolic Guide: guiametabolica.org
2. "Glukolyysi" National Cancer Instituteissa. Haettu 11. syyskuuta 2017 National Cancer Institute: cancer.gov
3. Pichel, J. "Löysin mekanismin, joka ohjaa glykolyysiä ja oksidatiivista stressiä neuroneissa" (11. kesäkuuta 2009) Ibero-Amerikan tiede- ja teknologia-alan virastossa. Haettu 11 päivänä syyskuuta 2017 Ibero-Americanin tiede- ja teknologiaviraston toimesta: dicyt.com
4. "Glukolyysi" Khan Akatemiassa. Haettu 11. syyskuuta 2017 Khan Academy: en.khanacademy.org
5. González, A. ja Raisman, J. "Glukolyysi: sytosolin sykli" (elokuu 31, 2005) biologian alueen hypertexteissä. Haettu 11. syyskuuta 2017 julkaisusta Hypertexts in the Biology Area: biologia.edu.ar
6. Smith, J. "Mikä on glykyysi" (31. toukokuuta 2017) News Medicalissa. Haettu 11. syyskuuta 2017 alkaen News Medical: news-medical.net
7. Bailey, L. "10 askelta glykolyysia" (8. kesäkuuta 2017) Thoughcossa. Haettu 11. syyskuuta 2017 alkaen Thoughco: thinkco.com
8. Berg, J., Tymoczko, J. ja Stryer, L. "Biochemistry. 5. painos. " Kansallisessa biotekniikan keskuksessa. Haettu 11. syyskuuta 2017 Kansallisesta bioteknologian informaatiokeskuksesta: ncbi.nlm.nih.gov
9. "Glyseroli-3-fosfaattidehydrogenaasi" Clínica Universidad de Navarrassa. Haettu 11. syyskuuta 2017 Clínica Universidad de Navarra: cun.es
10. "Solun hengityksen vaiheet" Khanin Akatemiassa. Haettu 11. syyskuuta 2017 Khan Academy: en.khanacademy.org.