Faze i funkcije glukoze

glikoliza ili glikoliza je proces kojim se molekula glukoze razlaže na dvije molekule piruvata. Energija se proizvodi glikolizom, koju tijelo koristi u različitim staničnim procesima.

Glikoliza je također poznata kao ciklus Embden-Meyerhof, u čast Gustava Embdena i Otta Fritza Meyerhofa, koji su otkrili ovaj postupak.

Glikoliza se stvara u stanicama, posebno u citosolu koji se nalazi u citoplazmi. To je najrasprostranjeniji postupak u svim živim bićima, jer se stvara u svim tipovima stanica, i eukariotskih i prokariotskih..

To znači da su životinje, biljke, bakterije, gljivice, alge, pa čak i protozojski organizmi osjetljivi na proces glikolize.

Glavni cilj glikolize je proizvodnja energije koja se zatim koristi u drugim staničnim procesima u tijelu.

Glikoliza odgovara početnom koraku iz kojeg nastaje proces staničnog ili aerobnog disanja, u kojem je potrebna prisutnost kisika.

U slučaju okolina kojima nedostaje kisik, glikoliza također ima važno sudjelovanje, jer doprinosi procesu fermentacije.

indeks

• 1 Faze glikolize
  • 1.1 Faza energetskih potreba
  • 1.2 Faza oslobađanja energije
• 2 Funkcije glikolize
  • 2.1 Neuronska zaštita
• 3 Reference

Faze glikolize

Glikoliza nastaje kao posljedica deset faza. Ovih deset faza može se objasniti na pojednostavljeni način, određujući dvije glavne kategorije: prvu, u kojoj postoji potreba za energijom; i drugo, u kojem se proizvodi ili oslobađa više energije.

Faza energetskih potreba

Počinje molekulom glukoze koja se dobiva iz šećera, koji ima molekulu glukoze i molekulu fruktoze..

Kada se molekula glukoze odvoji, ona se spaja s dvije fosfatne skupine, koje se također nazivaju fosforne kiseline.

Ove fosforne kiseline potječu od adenozin trifosfata (ATP), elementa koji se smatra jednim od glavnih izvora energije koji se zahtijeva u različitim aktivnostima i funkcijama stanica.

Ugrađivanjem ovih fosfatnih skupina, molekula glukoze se modificira i prihvaća drugo ime: fruktoza-1,6-bisfosfat.

Fosforne kiseline stvaraju nestabilnu situaciju u ovoj novoj molekuli, što dovodi do toga da je podijeljena na dva dijela.

Kao rezultat, pojavljuju se dva različita šećera, od kojih svaki ima fosfatizirane karakteristike i tri ugljika.

Iako ova dva šećera imaju iste baze, oni imaju karakteristike koje ih razlikuju jedna od druge.

Prvi se zove gliceraldehid-3-fosfat, i on je onaj koji će ići izravno u sljedeću fazu procesa glikolize..

Drugi tri-ugljični fosfatni šećer koji se stvara zove se dihidroksiaceton fosfat, poznat pod akronimom DHAP. Također sudjeluje u sljedećim koracima glikolize nakon što je postala ista komponenta prvog šećera dobivenog iz procesa: gliceraldehid-3-fosfat.

Ova transformacija dihidroksiaceton fosfata u gliceraldehid-3-fosfat nastaje putem enzima koji se nalazi u citosolu stanica i naziva se glicerol-3-fosfat dehidrogenaza. Ovaj proces pretvorbe poznat je kao "shuttle glicerol fosfat".

Tada se, općenito, može reći da se prva faza glikolize temelji na modifikaciji molekule glukoze u dvije molekule triose fosfata. To je faza u kojoj ne dolazi do oksidacije.

Navedeni korak sastoji se od pet koraka koji se nazivaju reakcije i svaki je kataliziran vlastitim specifičnim enzimom. 5 koraka pripremne faze ili energetskih potreba su sljedeći:

Prvi korak

Prvi korak u glikolizi je pretvaranje glukoze u glukozu-6-fosfat. Enzim koji katalizira ovu reakciju je heksokinaza. Ovdje je prsten glukoze fosforiliran.

Fosforilacija se sastoji od dodavanja fosfatne skupine molekuli izvedenoj iz ATP. Kao rezultat toga, u ovom trenutku glikolize, konzumirana je 1 molekula ATP-a.

Reakcija se odvija uz pomoć enzima heksokinaze, enzima koji katalizira fosforilaciju mnogih 6-elementnih prstenastih struktura glukoze.

Atomski magnezij (Mg) također intervenira radi zaštite negativnih naboja fosfatnih skupina u molekuli ATP..

Rezultat ove fosforilacije je molekula koja se zove glukoza-6-fosfat (G6P), takozvana zato što ugljik 6 glukoze dobiva fosfatnu skupinu.

Drugi korak

Drugi korak glikolize uključuje transformaciju glukoza-6-fosfata u fruktoza-6-fosfat (F6P). Ta se reakcija odvija uz pomoć enzima izomeraze fosfoglukoze.

Kao što naziv enzima podrazumijeva, ova reakcija podrazumijeva učinak izomerizacije.

Reakcija uključuje transformaciju veze ugljik-kisik da modificira prsten od šest članova u peteročlanom prstenu.

Reorganizacija se odvija kada se otvori šestočlani prsten, a zatim zatvori na takav način da prvi ugljik sada postaje izvanjski za prsten.

Treći korak

U trećem koraku glikolize, fruktoza-6-fosfat se pretvara u fruktoza-1,6-bifosfat (FBP).

Slično reakciji koja se javlja u prvom koraku glikolize, druga molekula ATP-a osigurava fosfatnu skupinu koja se dodaje molekuli fruktoza-6-fosfata.

Enzim koji katalizira ovu reakciju je fosfruktokinaza. Kao u koraku 1, uključen je atom magnezija koji pomaže u zaštiti negativnih naboja.

Četvrti korak

Enzim aldolaza dijeli fruktozu 1,6-bisfosfat na dva šećera koji su međusobno izomeri. Ova dva šećera su dihidroksiaceton fosfat i gliceraldehid trifosfat.

Ova faza koristi enzim aldolazu, koji katalizira cijepanje fruktoze-1,6-bifosfata (FBP) kako bi se proizvele dvije 3-ugljične molekule. Jedna od tih molekula naziva se gliceraldehid trifosfat, a druga se zove dihidroksiaceton fosfat.

Peti korak

Enzim trifosfat izomeraze brzo prožima molekule dihidroksiaceton fosfata i gliceraldehid trifosfata. Gliceraldehid fosfat se eliminira i / ili koristi u sljedećem koraku glikolize.

Gliceraldehid trifosfat je jedina molekula koja se nastavlja u glikolitičkom putu. Kao rezultat, sve proizvedene molekule dihidroksiaceton fosfata praćene su enzimom trifosfat izomeraza, koji reorganizira dihidroksiaceton fosfat u gliceraldehid trifosfatu tako da se može nastaviti u glikolizi.

U ovom trenutku u glikolitičkom putu postoje dvije molekule od tri ugljika, ali glukoza još nije u potpunosti pretvorena u piruvat.

Faza oslobađanja energije

Dvije molekule šećera s tri ugljika, koje su nastale iz prve faze, sada će proći kroz drugu seriju transformacija. Postupak koji će biti opisan u nastavku generirat će se dva puta za svaku molekulu šećera.

Na prvom mjestu, jedna od molekula će se riješiti dva elektrona i dva protona, a kao posljedica tog oslobađanja, molekuli šećera će dodati još jedan fosfat. Nastala komponenta naziva se 1,3-bifosfoglicerat.

Zatim, 1,3-bifosfoglicerat oslobađa jednu od fosfatnih skupina, koja na kraju postaje ATP molekula.

U ovom trenutku energija se oslobađa. Molekula koja proizlazi iz ovog oslobađanja fosfata naziva se 3-fosfoglicerat.

3-fosfoglicerat postaje još jedan element jednak njemu, ali s određenim karakteristikama u smislu molekularne strukture. Ovaj novi element je 2-fosfoglicerat.

U pretposljednjem koraku procesa glikolize, 2-fosfoglicerat se transformira u fosfoenolpiruvat kao rezultat gubitka molekule vode..

Konačno, fosfoenolpiruvat oslobađa drugu fosfatnu skupinu, postupak koji također uključuje stvaranje ATP molekule i, stoga, oslobađanje energije.

Fosfoenolpiruvat koji ne sadrži fosfate rezultira na kraju procesa u molekuli piruvata.

Na kraju glikolize nastaju dvije molekule piruvata, četiri od ATP i dva nikotinamid-adenin-dinukleotidnog vodika (NADH), element potonjeg koji također potiče stvaranje ATP molekula u tijelu..

Kao što smo vidjeli, u drugoj polovici glikolize događa se pet preostalih reakcija. Ova faza je također poznata kao oksidativna.

Dodatno, za svaki korak intervenira specifični enzim, a reakcije ovog stupnja javljaju se dvaput za svaku molekulu glukoze. 5 koraka prednosti ili faze oslobađanja energije su sljedeći:

Prvi korak

U ovom koraku događaju se dva glavna događaja, jedan od kojih je da gliceraldehid trifosfat oksidira koenzim nikotinamid adenin dinukleotid (NAD); s druge strane, molekula je fosforilirana dodavanjem slobodne fosfatne skupine.

Enzim koji katalizira ovu reakciju je gliceraldehid trifosfat dehidrogenaza.

Ovaj enzim sadrži odgovarajuće strukture i drži molekulu u takvom položaju da omogućuje molekuli nikotinamid adenin dinukleotida da ekstrahira vodik iz gliceraldehid trifosfata, pretvarajući NAD u NAD dehidrogenazu (NADH).

Fosfatna grupa tada napada molekulu gliceraldehid trifosfata i oslobađa je iz enzima da bi proizvela 1,3 bisfosfoglirat, NADH i atom vodika..

Drugi korak

U ovoj fazi 1,3 bisfosfoglirat se prevodi u trifosfoglicerat pomoću enzima fosfoglicerat kinaze.

Ova reakcija uključuje gubitak fosfatne skupine iz početnog materijala. Fosfat se prenosi u molekulu adenozin-difosfata koja proizvodi prvu ATP molekulu.

Budući da zapravo postoje dvije molekule 1,3 bifosglicerata (jer su postojala dva produkta od 3 ugljika iz faze 1 glikolize), dvije molekule ATP su zapravo sintetizirane u ovom koraku..

S ovom sintezom ATP-a, prve dvije korištene molekule ATP-a su otkazane, uzrokujući mrežu od 0 molekula ATP-a do ove faze glikolize..

Opet je uočeno da je uključen atom magnezija da zaštiti negativne naboje u fosfatnim skupinama ATP molekule.

Treći korak

Ovaj korak uključuje jednostavnu preraspodjelu položaja fosfatne skupine u 3-fosfogliceratnoj molekuli, koja ga pretvara u 2 fosfoglicerata.

Molekula koja je uključena u katalizu ove reakcije naziva se fosfogliceratna mutaza (PGM). Mutaza je enzim koji katalizira prijenos funkcionalne skupine iz jednog položaja u jednoj molekuli u drugu.

Mehanizam reakcije odvija se prvo dodavanjem dodatne fosfatne skupine na 2 'položaj 3 fosfoglicerata. Zatim, enzim uklanja fosfat iz 3 'položaja, ostavljajući samo 2' fosfat, i tako daje 2 fosfoglicerata. Na taj način enzim se također vraća u svoje izvorno fosforilirano stanje.

Četvrti korak

Ovaj korak uključuje konverziju 2 fosfoglicerata u fosfoenolpiruvat (PEP). Reakcija se katalizira enolaznim enzimom.

Enolaza djeluje tako da uklanja skupinu vode ili dehidrira fosfoglicerat. Specifičnost džepa enzima omogućuje da se elektroni u supstratu preuređuju na takav način da preostala fosfatna veza postane vrlo nestabilna, čime se priprema supstrat za sljedeću reakciju..

Peti korak

Završni korak glikolize pretvara fosfoenolpiruvat u piruvat uz pomoć enzima piruvat kinaze.

Kao što naziv enzima sugerira, ova reakcija uključuje prijenos fosfatne skupine. Fosfatna skupina vezana na 2 'ugljik fosfoenolpiruvata se prenosi na molekulu adenozin difosfata, proizvodeći ATP.

Opet, budući da postoje dvije molekule fosfoenolpiruvata, ovdje zapravo nastaju dvije molekule adenozin trifosfata ili ATP..

Funkcije glikolize

Proces glikolize je od vitalnog značaja za sve žive organizme, jer predstavlja postupak kroz koji se generira stanična energija.

Ova generacija energije pogoduje respiratornim procesima stanica i procesu fermentacije.

Glukoza koja ulazi u tijelo kroz konzumiranje šećera, ima složen sastav.

Kroz glikolizu moguće je pojednostaviti ovaj sastav i pretvoriti ga u spoj koji tijelo može iskoristiti za proizvodnju energije..

Kroz proces glikolize nastaju četiri molekule ATP-a. Ove molekule ATP-a glavni su način na koji organizam dobiva energiju i favorizira stvaranje novih stanica; Stoga je stvaranje tih molekula neophodno za organizam.

Neuronska zaštita

Istraživanja su pokazala da glikoliza ima važnu ulogu u ponašanju neurona.

Istraživači sa Sveučilišta u Salamanci, Instituta za neuroznanost Castilla y León i Sveučilišne bolnice u Salamanci utvrdili su da povećanje glikolize u neuronima implicira bržu smrt..

To je posljedica neurona koji pate od onoga što su nazvali oksidativni stres. Zatim, što je glikoliza niža, veća je antioksidativna moć na neuronima, i veća je mogućnost preživljavanja.

Implikacije ovog otkrića mogu pozitivno utjecati na studije bolesti koje karakterizira neuronska degeneracija, kao što su Alzheimerova ili Parkinsonova..

reference

1. Što je piruvat? Preuzeto 11. rujna 2017. iz Vodiča za metabolizam: guiametabolica.org
2. "Glukoliza" u Nacionalnom institutu za rak. Preuzeto 11. rujna 2017. iz Nacionalnog instituta za rak: cancer.gov
3. Pichel, J. "Pronašao je mehanizam koji kontrolira glikolizu i oksidativni stres u neuronima" (11. lipnja 2009.) u Ibero-američkoj agenciji za širenje znanosti i tehnologije. Preuzeto 11. rujna 2017. od Ibero-američke agencije za širenje znanosti i tehnologije: dicyt.com
4. "Glukoliza" u Khan Akademiji. Preuzeto 11. rujna 2017. iz Khan Academy: en.khanacademy.org
5. González, A. i Raisman, J. "Glukoliza: ciklus citosola" (31. kolovoza 2005.) u hipertekstima područja biologije. Preuzeto 11. rujna 2017. iz Hypertexts in the Biology Area: biologia.edu.ar
6. Smith, J. "Što je glikoliza" (31. svibnja 2017.) u News Medical. Preuzeto 11. rujna 2017. iz News Medical: news-medical.net
7. Bailey, L. "10 koraka glikolize" (8. lipnja 2017.) u Thoughcu. Preuzeto 11. rujna 2017. iz Thoughco: thoughtco.com
8. Berg, J., Tymoczko, J. i Stryer, L. Biokemija. 5. izdanje. " U Nacionalnom centru za biotehnološke informacije. Preuzeto 11. rujna 2017. iz Nacionalnog centra za biotehnološke informacije: ncbi.nlm.nih.gov
9. "Glicerol-3-fosfat dehidrogenaza" u Clínica Universidad de Navarra. Preuzeto 11. rujna 2017. iz Clínica Universidad de Navarra: cun.es
10. "Koraci staničnog disanja" na Akademiji Khan. Preuzeto 11. rujna 2017. iz Khan Academy: en.khanacademy.org.