ग्लाइकोलाइसिस दुनिया की जीवित चीजों के बीच एक सार्वभौमिक चयापचय प्रक्रिया है। सभी कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में 10 प्रतिक्रियाओं की यह श्रृंखला छह-कार्बन चीनी अणु को परिवर्तित करती है शर्करा पाइरूवेट के दो अणु, एटीपी के दो अणु और एनएडीएच के दो अणु।
ग्लाइकोलाइसिस के बारे में जानें।
में प्रोकैर्योसाइटों, जो सबसे सरल जीव हैं, ग्लाइकोलाइसिस वास्तव में शहर में एकमात्र सेलुलर-चयापचय खेल है। इन जीवों, जिनमें से लगभग सभी में अपेक्षाकृत कम सामग्री वाली एकल कोशिका होती है, सीमित होती हैं चयापचय की जरूरत है, और ग्लाइकोलाइसिस प्रतिस्पर्धा की अनुपस्थिति में उन्हें पनपने और पुन: उत्पन्न करने की अनुमति देने के लिए पर्याप्त है कारक यूकैर्योसाइटोंदूसरी ओर, एरोबिक श्वसन के मुख्य व्यंजन के चित्र में प्रवेश करने से पहले ग्लाइकोलाइसिस को एक आवश्यक क्षुधावर्धक के रूप में रोल आउट करें।
ग्लाइकोलाइसिस की चर्चा अक्सर उन स्थितियों पर केंद्रित होती है जो इसके पक्ष में होती हैं, उदाहरण के लिए, पर्याप्त सब्सट्रेट और एंजाइम एकाग्रता। कम अक्सर उल्लेख किया जाता है, लेकिन यह भी महत्वपूर्ण है, ऐसी चीजें हैं जो डिजाइन द्वारा हो सकती हैं
ग्लूकोज मूल बातें
ग्लूकोज एक छह-कार्बन चीनी है जिसका सूत्र C. है6एच12हे6. (फन बायोमोलेक्यूल ट्रिविया: हर कार्बोहाइड्रेट - चाहे वह चीनी हो, स्टार्च या अघुलनशील फाइबर - का सामान्य रासायनिक सूत्र C होता है)नहींएच२एनहेनहीं।) इसका दाढ़ द्रव्यमान 180 ग्राम है, जो इसके आकार के मामले में भारी अमीनो एसिड के समान है। यह प्लाज्मा झिल्ली के माध्यम से कोशिका के अंदर और बाहर स्वतंत्र रूप से फैलने में सक्षम है।
ग्लूकोज एक मोनोसेकेराइड है, जिसका अर्थ है कि यह छोटी शर्करा के संयोजन से नहीं बनता है। फ्रुक्टोज एक मोनोसैकराइड है, जबकि सुक्रोज ("टेबल शुगर") एक ग्लूकोज अणु और एक फ्रुक्टोज अणु से इकट्ठा किया गया एक डिसैकराइड है।
विशेष रूप से, ग्लूकोज एक अंगूठी के रूप में होता है, जिसे अधिकांश आरेखों में षट्भुज के रूप में दर्शाया जाता है। छह वलय परमाणुओं में से पांच ग्लूकोज हैं, जबकि छठा ऑक्सीजन है। संख्या -6 कार्बन एक मिथाइल (- CH .) में निहित है3) रिंग के बाहर समूह।
पूरा ग्लाइकोलाइसिस मार्ग
ग्लाइकोलाइसिस की 10 प्रतिक्रियाओं के योग का पूरा सूत्र है:
सी6एच12हे6 + 2 नाद+ + 2 पाई + 2 एडीपी → 2 सीएच3(C=O)COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H 2+
शब्दों में, इसका मतलब है कि ग्लूकोज का एक अणु ग्लूकोज के दो अणुओं में परिवर्तित हो जाता है, जिससे 2 एटीपी उत्पन्न होता है और 2 एनएडीएच (निकोटिनामाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड का कम रूप, एक सामान्य "इलेक्ट्रॉन वाहक" जैव रसायन)।
ध्यान दें कि ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं है। यद्यपि पाइरूवेट श्वसन के एरोबिक चरणों में लगभग हमेशा सेवन किया जाता है, ग्लाइकोलाइसिस एरोबिक और एनारोबिक जीवों में समान रूप से होता है।
ग्लाइकोलाइसिस: निवेश चरण
ग्लाइकोलाइसिस को शास्त्रीय रूप से दो भागों में विभाजित किया जाता है: एक "निवेश चरण", जिसके लिए 2 एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट, "ऊर्जा" की आवश्यकता होती है। मुद्रा" कोशिकाओं का) ग्लूकोज अणु को किसी बड़ी मात्रा में संभावित ऊर्जा के साथ आकार देने के लिए, और "अदायगी" या "कटाई" चरण, जिसमें 4 एटीपी एक तीन-कार्बन अणु (ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट, या जीएपी) के दूसरे में रूपांतरण के माध्यम से उत्पन्न होते हैं, पाइरूवेट इसका मतलब है कि ग्लूकोज के प्रति अणु कुल 4 -2 = 2 एटीपी उत्पन्न होते हैं।
जब ग्लूकोज एक कोशिका में प्रवेश करता है, तो यह एंजाइम की क्रिया के तहत फॉस्फोराइलेटेड (यानी, इसमें एक फॉस्फेट समूह जुड़ा होता है) होता है। हेक्सोकाइनेज. यह एंजाइम, या प्रोटीन उत्प्रेरक, ग्लाइकोलाइसिस में नियामक एंजाइमों में सबसे महत्वपूर्ण है। ग्लाइकोलाइसिस में 10 प्रतिक्रियाओं में से प्रत्येक एक एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होता है, और वह एंजाइम बदले में केवल एक प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।
इस फॉस्फोराइलेशन चरण के परिणामस्वरूप ग्लूकोज-6-फॉस्फेट (G6P) फिर फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट (F6P) में परिवर्तित हो जाता है, इससे पहले कि दूसरा फॉस्फोराइलेशन होता है, इस बार की दिशा में फॉस्फोफ्रक्टोकिनेस, एक और महत्वपूर्ण नियामक एंजाइम। इसके परिणामस्वरूप फ्रुक्टोज-1,6-बिस्फोस्फेट (FBP) बनता है, और ग्लाइकोलाइसिस का पहला चरण पूरा होता है।
ग्लाइकोलाइसिस: वापसी चरण
फ्रुक्टोज-1,6-बिस्फोस्फेट तीन कार्बन अणुओं, डायहाइड्रोक्सीएसीटोन फॉस्फेट (डीएचएपी) और ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (जीएपी) की एक जोड़ी में विभाजित है। डीएचएपी तेजी से जीएपी में परिवर्तित हो जाता है, इसलिए विभाजन का शुद्ध प्रभाव एकल-छह कार्बन अणु से दो समान तीन-कार्बन अणुओं का निर्माण होता है।
GAP को तब एंजाइम ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा 1,3-डिफॉस्फोग्लिसरेट में परिवर्तित किया जाता है। यह एक व्यस्त कदम है; नाडी+ NADH और H. में परिवर्तित हो जाता है+ GAP से छीने गए हाइड्रोजन परमाणुओं का उपयोग करके, और फिर अणु को फॉस्फोराइलेट किया जाता है।
शेष चरणों में, जो 1,3-डिफॉस्फोग्लिसरेट को पाइरूवेट में बदल देता है, दोनों फॉस्फेट को एटीपी उत्पन्न करने के लिए तीन-कार्बन अणु से अनुक्रम में हटा दिया जाता है। क्योंकि FBP के विभाजन के बाद सब कुछ प्रति ग्लूकोज अणु में दो बार होता है, इसका मतलब है कि 2 NADH, 2 H+ और 4 एटीपी रिटर्न चरण में उत्पन्न होते हैं, 2 एनएडीएच, 2 एच. के जाल के लिए+ और 2 एटीपी।
ग्लाइकोलाइसिस के अंतिम परिणाम के बारे में और पढ़ें।
ग्लाइकोलाइसिस का विनियमन
ग्लाइकोलाइसिस में भाग लेने वाले तीन एंजाइम प्रक्रिया के नियमन में प्रमुख भूमिका निभाते हैं। दो, हेक्सोकाइनेज और फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज (या पीएफके), का उल्लेख पहले ही किया जा चुका है। तीसरा, पाइरूवेट किनेज, अंतिम ग्लाइकोलाइसिस प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करने के लिए जिम्मेदार है, फॉस्फोएनोलफ्रुवेट (पीईपी) का पाइरूवेट में रूपांतरण।
इनमें से प्रत्येक एंजाइम में सक्रियकर्ता साथ ही साथ अवरोधकों. यदि आप रसायन विज्ञान और प्रतिक्रिया निषेध की अवधारणा से परिचित हैं, तो आप उन स्थितियों की भविष्यवाणी करने में सक्षम हो सकते हैं जो किसी एंजाइम को उसकी गतिविधि को तेज या धीमा करने के लिए प्रेरित करती हैं। उदाहरण के लिए, यदि किसी कोशिका का कोई क्षेत्र G6P में समृद्ध है, तो क्या आप उम्मीद करेंगे कि हेक्सोकिनेस आक्रामक रूप से किसी भी ग्लूकोज अणुओं को भटकते हुए खोजेगा? आप शायद नहीं करेंगे, क्योंकि इन शर्तों के तहत, अतिरिक्त G6P उत्पन्न करने की कोई तत्काल आवश्यकता नहीं है। और, आप सही होंगे।
ग्लाइकोलाइसिस एंजाइम सक्रियण
जबकि हेक्सोकाइनेज G6P द्वारा बाधित होता है, यह AMP (एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट) और ADP (एडेनोसिन डिपोस्फेट) द्वारा सक्रिय होता है, जैसे कि PFK और पाइरूवेट किनसे। ऐसा इसलिए है क्योंकि एएमपी और एडीपी के उच्च स्तर आम तौर पर एटीपी के निचले स्तर को दर्शाते हैं, और जब एटीपी कम होता है, तो ग्लाइकोलाइसिस होने की गति अधिक होती है।
पाइरूवेट किनेज भी फ्रुक्टोज-1,6-बिस्फोस्फेट द्वारा सक्रिय होता है, जो समझ में आता है, क्योंकि बहुत अधिक एफबीपी का अर्थ है कि ग्लाइकोलाइसिस इंटरमीडिएट ऊपर की ओर जमा हो रहा है और चीजों को तेजी से पूंछ के अंत में होने की जरूरत है प्रक्रिया। इसके अलावा, फ्रुक्टोज-2,6-बिस्फोस्फेट पीएफके का एक उत्प्रेरक है।
ग्लाइकोलाइसिस एंजाइम निषेध
हेक्सोकाइनेज, जैसा कि उल्लेख किया गया है, G6P द्वारा बाधित है। पीएफके और पाइरूवेट किनेज दोनों एटीपी की उपस्थिति से बाधित होते हैं, उसी मूल कारण से वे एएमपी और एडीपी द्वारा सक्रिय होते हैं: सेल की ऊर्जा स्थिति ग्लाइकोलाइसिस की दर में कमी का पक्ष लेती है।
पीएफके द्वारा भी बाधित किया जाता है सिट्रट, क्रेब्स चक्र का एक घटक जो नीचे की ओर एरोबिक श्वसन में होता है। पाइरूवेट किनेज किसके द्वारा बाधित होता है एसिटाइल कोआ, वह अणु है जिसे ग्लाइकोलाइसिस समाप्त होने के बाद और क्रेब्स चक्र से पहले पाइरूवेट में परिवर्तित किया जाता है शुरू होता है (वास्तव में, एसिटाइल सीओए बनाने के लिए चक्र के पहले चरण में ऑक्सालोसेटेट के साथ जुड़ता है साइट्रेट)। अंत में, अमीनो एसिड ऐलेनिन पाइरूवेट किनेज को भी रोकता है।
हेक्सोकिनेस विनियमन पर अधिक
आप G6P के अलावा ग्लाइकोलाइसिस के अन्य उत्पादों से हेक्सोकाइनेज को बाधित करने की उम्मीद कर सकते हैं, क्योंकि महत्वपूर्ण मात्रा में उनकी उपस्थिति G6P की कम आवश्यकता का संकेत देती है। हालाँकि, केवल G6P ही हेक्सोकाइनेज को रोकता है। ऐसा क्यों है?
कारण काफी सरल है: ग्लाइकोलाइसिस के अलावा अन्य प्रतिक्रिया मार्गों के लिए G6P की आवश्यकता होती है, जिसमें पेंटोस फॉस्फेट शंट और ग्लाइकोजन संश्लेषण. इसलिए, यदि G6P के अलावा अन्य अनुप्रवाह अणु हेक्सोकाइनेज को अपने कार्य से रोक सकते हैं, तो ये अन्य प्रतिक्रिया पथ प्रक्रिया में प्रवेश करने वाले G6P की कमी के कारण भी धीमा हो जाएगा, और इसलिए यह एक प्रकार की संपार्श्विक क्षति का प्रतिनिधित्व करेगा।