Milyen hatások gátolhatják a glikolízist?

Glikolízis univerzális anyagcsere-folyamat a világ élőlényei között. Ez a 10 reakciósor az összes sejt citoplazmájában átalakítja a hatszénes cukormolekulát szőlőcukor két piruvátmolekulába, két ATP- és két NADH-molekulába.
Tudjon meg többet a glikolízisről.

Ban ben prokarióták, amelyek a legegyszerűbb organizmusok, a glikolízis valóban az egyetlen sejt-anyagcsere játék a városban. Ezek az élőlények, amelyek szinte mindegyike egyetlen, viszonylag kevés tartalmú sejtből áll, korlátozottak anyagcsere-szükségletek, és a glikolízis elégséges ahhoz, hogy versenyképesség hiányában boldoguljanak és szaporodjanak tényezők. Eukariótákmásrészt glikolízist készítsen előírt előételként, mielőtt az aerob légzés fő étele bekerülne a képbe.

A glikolízis megbeszélései gyakran azokra a feltételekre összpontosítanak, amelyek kedveznek neki, például a megfelelő szubsztrát- és enzimkoncentrációnak. Kevésbé említik, de fontosak is azok a dolgok, amelyek kialakításukból adódhatnak gátolják a glikolízis sebessége. Habár a sejteknek energiára van szükségük, a glikolízis malom folyamatos nyersanyag-leadása nem mindig a kívánt sejteredmény. A sejt szerencsére a glikolízis számos résztvevője képes befolyásolni a sebességét.

A glükóz hat szénatomszámú cukor, amelynek képlete C₆H₁₂O₆. (Szórakoztató biomolekulai apróságok: Minden szénhidrátnak - legyen az cukor, keményítő vagy oldhatatlan rost - általános kémiai képlete van_NH_2NO_N.) Molekulatömege 180 g, nagyságát tekintve hasonló a nehezebb aminosavakhoz. Képes szabadon diffundálni a sejtekbe és a sejtekből a plazmamembránon keresztül.

A glükóz monoszacharid, vagyis nem kisebb cukrok kombinálásával készül. A fruktóz monoszacharid, míg a szacharóz ("asztali cukor") egy glükózmolekulából és egy fruktózmolekulából összeállított diszacharid.

A glükóz gyűrű formájában van, amelyet a legtöbb diagram hatszögként ábrázol. A hat gyűrűatom közül öt glükóz, míg a hatodik oxigén. A 6-os szénatom metilcsoportban található (- CH₃) csoport a gyűrűn kívül.

A glikolízis 10 reakciójának összegzésére szolgáló teljes képlet a következő:

C₆H₁₂O₆ + 2 NAD⁺ + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH₃(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2H⁺

Szavakkal ez azt jelenti, hogy egy glükózmolekula két glükózmolekulává alakul, 2 ATP-t generálva és 2 NADH (a nikotinamid-adenin-dinukleotid redukált formája, egy közös "elektronhordozó" biokémia).

Vegye figyelembe, hogy nincs szükség oxigénre. Bár a piruvát szinte mindig aerob légzési lépésekben fogyasztódik, a glikolízis aerob és anaerob organizmusokban egyaránt megtörténik.

A glikolízis klasszikusan két részre oszlik: egy "befektetési fázisra", amelyhez 2 ATP szükséges (adenozin-trifoszfát, az "energia a sejtek pénzneme), hogy a glükózmolekulát nagy potenciális energiává és "kifizetéssel" vagy "betakarítással" alakítsák. fázis, amelyben 4 ATP keletkezik egy három szénatomos molekula (glicerinaldehid-3-foszfát vagy GAP) másikká történő átalakításával, piruvát. Ez azt jelenti, hogy egy glükózmolekulánként összesen 4 -2 = 2 ATP keletkezik.

Amikor a glükóz belép egy sejtbe, az enzim hatására foszforilálódik (azaz foszfátcsoport kapcsolódik hozzá). hexokináz. Ez az enzim vagy fehérjekatalizátor a glikolízisben a legfontosabb enzimek között van. A glikolízisben a 10 reakció mindegyikét egy enzim katalizálja, és ez az enzim viszont csak ezt az egyetlen reakciót katalizálja.

Az e foszforilezési lépésből származó glükóz-6-foszfátot (G6P) ezután fruktóz-6-foszfáttá (F6P) alakítják át, mielőtt a második foszforilezés megtörténne, ezúttal a foszfofruktokináz, egy másik kritikus szabályozó enzim. Ennek eredményeként fruktóz-1,6-biszfoszfát (FBP) képződik, és a glikolízis első fázisa befejeződött.

A fruktóz-1,6-biszfoszfátot három szénatomra, dihidroxi-aceton-foszfátra (DHAP) és glicerinaldehid-3-foszfátra (GAP) osztják. A DHAP gyorsan átalakul GAP-vá, így az osztás nettó hatása két azonos három szénatomot tartalmazó molekula létrehozása egy-hat szénatomszámú molekulából.

A GAP-t ezután a glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenáz enzim átalakítja 1,3-difoszfogliceráttá. Ez egy mozgalmas lépés; NAD⁺ átalakul NADH-vá és H-vé⁺ a GAP-tól leszedett hidrogénatomokat használva a molekulát foszforilezzük.

A fennmaradó lépésekben, amelyek az 1,3-difoszfo-glicerátot piruvátokká alakítják, mindkét foszfátot egymás után eltávolítják a három szénatomos molekulából, hogy ATP-t képezzenek. Mivel az FBP felosztása után minden glükózmolekulánként kétszer történik, ez azt jelenti, hogy 2 NADH, 2 H⁺ és 4 ATP keletkezik a visszatérő fázisban, 2 NADH, 2 H nettójára⁺ és 2 ATP.
További információ a glikolízis végeredményéről.

A glikolízisben részt vevő enzimek közül három játszik fő szerepet a folyamat szabályozásában. Kettőt, a hexokinázt és a foszfofruktokinázt (vagy PFK-t) már említettük. A harmadik, piruvát-kináz, felelős a végső glikolízis reakció katalizálásáért, a foszfoenol-piruvát (PEP) piruváttá történő átalakításáért.

Ezen enzimek mindegyikének van aktivátorok továbbá inhibitorok. Ha ismeri a kémiát és a visszacsatolás gátlás fogalmát, akkor képes lehet megjósolni azokat a körülményeket, amelyek az adott enzim működésének felgyorsítását vagy lassítását eredményezik. Például, ha egy sejt régiója gazdag G6P-ben, akkor azt várná, hogy a hexokináz agresszíven keresse meg az általa kóborló glükózmolekulákat? Valószínűleg nem tenné, mert ilyen körülmények között nincs szükség sürgős további G6P generálására. És igazad lenne.

Míg a hexokinázt a G6P gátolja, az AMP (adenozin-monofoszfát) és az ADP (adenozin-difoszfát) aktiválja, akárcsak a PFK és a piruvát-kináz. Ennek oka, hogy az AMP és az ADP magasabb szintje általában az ATP alacsonyabb szintjét jelzi, és ha alacsony az ATP, a glikolízis bekövetkezésének lendülete magas.

A piruvát-kinázt a fruktóz-1,6-biszfoszfát is aktiválja, aminek van értelme, mert a túl sok FBP hogy a glikolízis intermedier felhalmozódik az áramlás irányában, és a dolgoknak gyorsabban kell megtörténniük a folyamat. A fruktóz-2,6-biszfoszfát a PFK aktivátora.

A hexokinázt, amint megjegyeztük, a G6P gátolja. A PFK-t és a piruvát-kinázt egyaránt gátolja az ATP jelenléte, ugyanazon alapvető ok miatt, amelyet az AMP és az ADP aktivál: A sejt energiaállapota kedvez a glikolízis sebességének csökkenésének.

A PFK-t szintén gátolja citrát, a Krebs-ciklus egyik alkotóeleme, amely aerob légzésben folyik lefelé. A piruvát-kinázt gátolja acetil CoA, amely molekula a piruvát átalakul a glikolízis befejezése után és a Krebs-ciklus előtt kezdődik (valójában az acetil-CoA az oxaloacetáttal egyesül a ciklus első lépésében a létrehozáshoz citrát). Végül az alanin aminosav gátolja a piruvát-kinázt is.

Arra számíthat, hogy a G6P mellett a glikolízis más termékei is gátolják a hexokinázt, mivel jelentős mennyiségű jelenlétük jelzi a G6P iránti csökkent igényt. Ugyanakkor csak a G6P gátolja a hexokinázt. Miért ez?

Ennek oka meglehetősen egyszerű: G6P-re a glikolízistől eltérő reakcióutakhoz van szükség, ideértve a pentóz-foszfát söntet és glikogén szintézis. Ezért, ha a G6P-n kívüli downstream molekulák megakadályozhatják a hexokinázt a munkájában, akkor ezek a más reakcióutak a folyamatba való belépés hiánya miatt lelassulna, és ez egyfajta járulékos kárt jelentene.