Гликолиза је читав низ процеса које тело извршава аутоматски. Као што је познато, човеку је потребно пуно енергије да би могао да обавља све своје свакодневне активности, јер за то мора да одржава добру исхрану засновану на поврћу, протеинима, воћу и пре свега, да има уграђен један од најважнијих извора енергије на пример глукоза. Глукоза улази у тело храном и у различитим хемијским облицима који ће касније постати други, то се дешава из различитих метаболичких процеса.
Шта је гликолиза
Преглед садржаја
Гликолиза представља начин на који тело покреће разградњу молекула глукозе да би добило супстанцу која може да обезбеди енергију телу. Ово је метаболички пут одговоран за оксидацију глукозе како би се стекла енергија за ћелију. Представља најнепосреднији начин за хватање ове енергије, поред тога, један је од путева који се углавном бира у метаболизму угљених хидрата.
Међу његовим функцијама је стварање високоенергетских молекула НАДХ и АТП као узрока порекла ћелијске енергије у процесима ферментације и аеробног дисања.
Друга функција коју гликолиза врши је стварање пирувата (основног молекула унутар ћелијског метаболизма) који прелази у циклус ћелијског дисања као елемент аеробног дисања. Поред тога, генерише 3 и 6 интермедијера угљеника, који се обично користе у различитим ћелијским процесима.
Гликолиза се састоји од 2 фазе, а свака од 5 реакција. Фаза број 1 обухвата првих пет реакција, а затим се оригинални молекул глукозе претвара у два молекула 3-фосфоглицералдехида.
Ова фаза се обично назива припремном фазом, односно овде се дели глукоза на два молекула од по 3 угљеника; који садржи две фосфорне киселине (два молекула глицералдехид 3 фосфата). Такође је могуће да се гликолиза јавља у биљкама, углавном се ове информације обично објашњавају у гликолизи пдф.
Откриће гликолизе
1860. године изведене су прве студије повезане са ензимом гликолизе, које је разрадио Лоуис Пастеур, који је открио да се ферментација јавља захваљујући интервенцији различитих микроорганизама, годинама касније, 1897, Едуард Буцхнер открио је екстракт ћелија која би могла да изазове ферментацију.
1905. године дат је још један допринос теорији, јер су Артхур Харден и Виллиам Иоунг утврдили да су ћелијске фракције молекулске масе неопходне за ферментацију, међутим, те масе морају бити високе и осетљиве на топлоту, то јест морају бити ензими.
Такође су тврдили да је потребна цитоплазматска фракција мале молекулске масе и отпорности на топлоту, односно коензими типа АТП, АДП и НАД +. Било је више детаља који су потврђени 1940. године интервенцијом Ота Мајерхофа и Луиса Лелоира који су му се придружили неколико година касније. Имали су одређених потешкоћа у одређивању пута ферментације, укључујући кратак животни век и ниске концентрације интермедијера у гликолитичким реакцијама које су увек завршавале брзо.
Даље, показано је да се ензим гликолизе јавља у цитозолу еукариотских и прокарионтских ћелија, али у биљним ћелијама гликолитичке реакције су биле у калвиновом циклусу, који се јавља у хлоропластима. Филогенетски древни организми су укључени у очување овог пута, за њих се сматра једним од најстаријих метаболичких путева. Када се заврши овај сажети приказ гликолизе, можемо опширно разговарати о њеним циклусима или фазама.
Циклус гликолизе
Као што је претходно поменуто, постоји низ фаза или циклуса у гликолизи који су од највеће важности, то су фаза потрошње енергије и фаза енергетске користи, што се може објаснити као шема гликолизе или једноставно навођењем сваке реакције гликолизе. Они су заузврат подељени на 4 дела или темељне елементе који ће бити детаљно објашњени у наставку.
Фаза потрошње енергије
То је фаза која је одговорна за трансформацију молекула глукозе у два молекула глицералдехида, међутим, да би се то догодило потребно је 5 корака, то су хексокиназа, глукоза-6-П изомераза, фосфофруктокиназа, алдолаза и триоза. фосфат изомеразе, што ће бити детаљно описано у наставку:
- Хексокиназа: да би повећала енергију глукозе, гликолиза мора генерисати реакцију, ово је фосфорилација глукозе. Сада је за ову активацију потребна реакција катализована ензимом хексокиназом, то јест пренос фосфатне групе из АТП, која се може додати из фосфатне групе у низ молекула који су слично глукози, укључујући манозу и фруктозу. Једном када се ова реакција догоди, може се користити у другим процесима, али само када је то потребно.
- Глукоза-6-П изомераза: ово је веома важан корак, јер је овде дефинисана молекуларна геометрија која ће утицати на критичне фазе у гликолизи, прва је она која додаје фосфатну групу у производ реакције, друго је када ће се створити два молекула глицералдехида, који ће, коначно, бити претече пирувата. Глукоза 6 фосфат се у овој реакцији изомеризује до фруктозе 6 фосфата, и то кроз ензим глукоза 6 фосфат изомераза.
- Фосфофруктокиназа: у овом процесу гликолизе фосфорилација фруктозе 6 фосфата се врши на угљенику 1, поред тога, трошење АТП-а врши се кроз ензим фосфофруктокиназа 1, познатији као ПФК1.
Због свега наведеног, фосфат има малу енергију хидролизе и неповратан процес, коначно добијајући производ који се зове фруктоза 1,6 бисфосфат. Неповратни квалитет је императив јер га чини контролном тачком за гликолизу, зато се ставља у ову, а не у прву реакцију, јер осим глукозе постоје и други супстрати који успевају да уђу у гликолизу.
- Алдолаза: овај ензим успева да разбије фруктозу 1,6 бисфосфат на два молекула са 3 угљеника која се називају триозе, а ти молекули се називају дихидроксиацетон фосфат и глицералдехид 3 фосфат. Овај прекид је направљен захваљујући кондензацији алдола која је, иначе, реверзибилна.
Ова реакција има за главну карактеристику слободну енергију између 20 и 25 Кј / мол и то се не дешава у нормалним условима, још мање спонтано, али када је реч о унутарћелијским условима, слободна енергија је мала, то је зато што постоји ниска концентрација супстрата и управо то чини реакцију реверзибилном.
- Триоза фосфат изомераза: у овом процесу гликолизе постоји стандардна и позитивна слободна енергија, ово генерише процес који није фаворизован, али генерише негативну слободну енергију, што чини стварање Г3П у фаворизованом смеру. Поред тога, мора се узети у обзир да једини који може да прати преостале кораке гликолизе је глицералдехид 3 фосфат, па се други молекул генерисан реакцијом дихидроксиацетон фосфата претвара у глицералдехид 3 фосфат.
Постоје две предности у фосфорилацији глукозе, прва се заснива на томе да глукоза постане реактивни метаболички агенс, друга је у томе што се постиже да глукоза 6 фосфат не може проћи кроз ћелијску мембрану, веома различит од глукозе, пошто има негативан набој који фосфатна група даје молекулу, на тај начин отежава укрштање. Све ово спречава губитак енергетског супстрата ћелије.
Даље, фруктоза има алостеричне центре који су осетљиви на концентрације интермедијера као што су масне киселине и цитрат. У овој реакцији се ослобађа ензим фосфофруктокиназа 2, који је одговоран за фосфорилацију на угљенику 2 и његову регулацију.
У овом кораку се у првом и трећем кораку троши само АТП, поред тога, треба запамтити у четвртом кораку, генерише се молекул глицералдехид-3-фосфата, али у овој реакцији се генерише други молекул. Уз ово треба схватити да се одатле све следеће реакције јављају два пута, и то због 2 молекула глицералдехида генерисаних из те исте фазе.
Фаза енергетске користи
Док се АТП енергија троши у првој фази, у овој фази глицералдехид постаје молекул са више енергије, па се коначно постиже коначна корист: 4 АТП молекула. Свака од реакција гликолизе објашњена је у овом одељку:
- Глицералдехид 3-фосфат дехидрогеназе: у овој реакцији, глицералдехид -3-фосфат се оксидише користећи НАД +, тек тада може фосфат јона бити додат молекулу, која се врши од стране ензима глицералдехид-3-фосфат дехидрогеназа ин 5 корака, на овај начин, повећава укупну енергију једињења.
- Фосфоглицерат киназа: у овој реакцији ензим фосфоглицерат киназа успева да пренесе фосфатну групу од 1,3 бисфосфоглицерата у молекул АДП, што генерише први АТП молекул на путу енергетских користи. Пошто се глукоза трансформише у два молекула глицералдехида, у овој фази се обнавља 2 АТП.
- Фосфоглицерат мутаза: оно што се дешава у овој реакцији је промена положаја фосфата Ц3 до Ц2, обе су врло сличне и реверзибилне енергије са варијацијама у слободној енергији која је близу нуле. Овде се 3 фосфоглицерат добијен претходном реакцијом претвара у 2 фосфоглицерат, међутим, ензим који катализује ову реакцију је фосфоглицерат мутаза.
- Енолазе: овај ензим даје формирање двоструке везе у 2 фосфоглицерат, што доводи до молекула воде који је формиран водоника из Ц2 и ОХ од Ц3 бити елиминисан, што резултира фосфоенолпируват.
- Пируват киназа: овде се одвија дефосфорилација фосфоенолпирувата, тада се добијају ензим пируват и АТП, неповратна реакција која се јавља из пируват киназе (ензима који, иначе, зависи од калијума и магнезијум.
Производи гликолизе
Будући да метаболички смер интермедијара у реакцијама зависи од ћелијских потреба, сваки посредник се може сматрати продуктом реакција, па би сваки производ (редом према претходно објашњеним реакцијама) био следећи:
- Глукоза 6 фосфат
- Фруктоза 6 фосфат
- Фруктоза 1,6 бисфосфат
- Дихидроксиацетон фосфат
- Глицералдехид 3 фосфат
- 1,3 бисфосфоглицерат
- 3 фосфоглицерат
- 2 фосфоглицерат
- Фосфоенолпируват
- Пируват
Глуконеогенеза
То је анаболички пут у којем се синтеза гликогена одвија путем једноставног прекурсора, то је глукоза 6 фосфат. Гликогенеза се јавља у јетри и мишићима, али се у мањој мери јавља код потоњих. Активира се путем инсулина као одговор на висок ниво глукозе, који се може јавити након једења хране која садржи угљене хидрате.
Гликонеогенези је креиран уградњом поновљене јединице глукозе, који долазе у на форми УДП-глукозе до раздвајање гликогена који раније постојали и који је на основу гликогенин глукозилтрансфераза протеина, који се формира два ланца аутоглицосилан и да поред тога могу повезати своје ланце са октамером глукозе.
