Mi végzi a glikolízist?

A glikolízis univerzális folyamat a Föld bolygó életformái között. A legegyszerűbb egysejtű baktériumoktól a legnagyobb bálnákig a tengerben minden organizmus - vagy pontosabban mindegyik sejtjük - használja a hatszénes cukormolekulát szőlőcukor mint energiaforrás.

Glikolízis a 10 biokémiai reakció halmaza, amely a glükóz teljes lebontása felé vezető első lépés. Sok organizmusban ez is a végső, és ezért egyetlen lépés.

A glikolízis az első három szakaszban sejtlégzés rendszertani (vagyis életminősítési) tartományban Eukaryota (vagy eukarióták), amelyek állatokat, növényeket, protisztákat és gombákat tartalmaznak.

A területeken a baktériumok és az archeák, amelyek együtt alkotják az úgynevezett többnyire egysejtű organizmusokat prokarióták, a glikolízis az egyetlen metabolikus kiállítás a városban, mivel sejtjeiknek hiányzik a gépük a sejtlégzés véghezviteléhez.

A glikolízis egyes lépései által lefedett teljes reakció a következő:

C₆H₁₂O₆ + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 P_én → 2 CH₃(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 4 H⁺ + 2 H₂O

Szavakkal ez azt jelenti, hogy a glükóz, az elektronhordozó nikotinamid-adenin-dinukleotid, az adenozin-difoszfát és a szervetlen foszfát (P_én) kombinálva piruváttá alakul, adenozin-trifoszfát, a nikotinamid-adenin-dinukleotid és a hidrogénionok redukált formája (amely elektronnak tekinthető).

Vegye figyelembe, hogy az oxigén nem jelenik meg ebben az egyenletben, mert a glikolízis O nélkül is folytatható₂. Ez zavarodási pont lehet, mert mivel a glikolízis szükséges előfutára az aerob szegmenseknek sejtes légzés az eukariótákban ("aerob" jelentése "oxigénnel"), gyakran tévesen aerob folyamat.

A glükóz szénhidrát, vagyis képlete két hidrogénatom arányát feltételezi minden szén- és oxigénatom esetében: C_nH_2nO_n. Ez egy cukor, és kifejezetten a monoszacharid, vagyis nem osztható fel más cukrokra, csakúgy, mint a diszacharidok szacharóz és galaktóz. Hatatomos gyűrű alakú, öt atom szénatom, egyik oxigénatom.

A glükóz a testben úgynevezett polimerként tárolható glikogén, amely nem más, mint az egyes glükózmolekulák hosszú láncai vagy lapjai, amelyeket hidrogénkötések kötnek össze. Glikogén elsősorban a májban és az izmokban tárolódik.

Azok az atléták, akik előnyben részesítenek bizonyos izmokat (pl. Maratonisták, akik a quadricepsre és a vádlira támaszkodnak izmok) az edzés során alkalmazkodnak a szokatlanul magas glükózmennyiség tárolásához, amelyet gyakran "karbotöltőnek" neveznek.

Az adenozin-trifoszfát (ATP) az összes élő sejt "energia pénzneme". Ez azt jelenti, hogy amikor az ételt elfogyasztják és glükózra bontják, mielőtt a sejtekbe jutnának, a glükóz anyagcseréjének végső célja az az ATP szintézise, ​​egy folyamat, amelyet a glükózban lévő kötések és a glikolízis során átalakuló molekulák által felszabaduló energia vezérel és aerob légzés szét vannak törve.

Az ezen reakciók révén keletkező ATP-t a test alapvető, mindennapi szükségleteihez használják fel, mint például a szövetek növekedése és helyreállítása, valamint a testmozgás. A testmozgás intenzitásának növekedésével a test eltávolodik a zsírok vagy trigliceridek égésétől (az oxidáció révén zsírsavak) a glükóz égetéséig, mert ez utóbbi folyamat több ATP-t eredményez molekulánként üzemanyag.

Gyakorlatilag minden biokémiai reakció az úgynevezett speciális fehérjemolekulák segítségére támaszkodik enzimek A folytatáshoz.

Az enzimek katalizátorok, ami azt jelenti, hogy felgyorsítják a reakciókat - néha egymilliós vagy annál nagyobb mértékben - anélkül, hogy maguk megváltoznának a reakcióban. Általában azokról a molekulákról nevezik őket, amelyeken működnek, és amelyek végén "-áz" van, például "foszfoglükóz-izomeráz", amely átrendezi a glükóz-6-foszfát atomjait fruktóz-6-foszfáttá.

(Az izomerek azonos atomú, de eltérő szerkezetű vegyületek, hasonlóak az anagrammákhoz a szavak világában.)

A legtöbb enzimek az emberi reakciókban megfelelnek az "egy az egynek" szabálynak, ami azt jelenti, hogy minden enzim egy adott reakciót katalizál, és fordítva, hogy minden reakciót csak egy enzim katalizálhat. Ez a specifitási szint segít a sejteknek a reakciók sebességének szoros szabályozásában, és ezáltal a sejtben bármikor előállított különböző termékek mennyiségében.

Amikor a glükóz belép egy sejtbe, először az történik, hogy foszforilálódik - vagyis egy foszfátmolekula kapcsolódik a glükóz egyik szénatomjához. Ez negatív töltést kölcsönöz a molekulának, hatékonyan befogva azt a sejtbe. Ez glükóz-6-foszfát azután a fent leírt módon izomerizálódik fruktóz-6-foszfát, amely ezután egy újabb foszforilezési lépésen megy keresztül fruktóz-1,6-biszfoszfát.

A foszforilezési lépések mindegyike magában foglalja a foszfát eltávolítását az ATP-ből, elhagyva adenozin-difoszfát (ADP) mögött. Ez azt jelenti, hogy bár a glikolízis célja ATP előállítása a sejt felhasználására, a ciklusba belépő glükózmolekulánként 2 ATP "indítási költsége" van.

A fruktóz-1,6-biszfoszfátot ezután két három szénatomos molekulára osztják fel, mindegyikhez saját foszfát kötődik. Ezek egyike, dihidroxi-aceton-foszfát (DHAP) rövid életű, mivel gyorsan átalakul a másikba, glicerinaldehid-3-foszfát. Így ettől a ponttól kezdve minden felsorolt ​​reakció kétszer fordul elő minden glikolízisbe belépő glükózmolekula esetében.

A glicerinaldehid-3-foszfát átalakul 1,3-difoszfoglicerát foszfát hozzáadásával a molekulához. Ahelyett, hogy ATP-ből származna, ez a foszfát szabad vagy szervetlen (azaz a szénhez nem kötődik) foszfátként létezik. Ugyanakkor a NAD⁺ átalakul NADH-vá.

A következő lépésekben a két foszfátot háromszénű molekulák sorozatából lehúzzák, és az ADP-hez csatolják, hogy ATP-t hozzanak létre. Mivel ez eredeti glükózmolekulánként kétszer fordul elő, ebben a "kifizetési" fázisban összesen 4 ATP jön létre. Mivel a "befektetési" fázis 2 ATP bevitelét igényelte, az ATP növekedése egy glükózmolekulánként 2 ATP.

Összehasonlításképpen, az 1,3-difoszfoglicerát után a reakcióban lévő molekulák 3-foszfoglicerát, 3-foszfoglicerát, foszfoenol-piruvát és végül piruvát.

Az eukariótákban a piruvát a két poszt-glikolízis út egyikére léphet, attól függően, hogy elegendő oxigén van-e az aerob légzés folytatásához. Ha igen, akkor ez általában akkor történik, amikor a szülő organizmus pihen vagy könnyedén gyakorol, a a piruvátot a citoplazmából, ahol a glikolízis végbemegy, organellákba ("kis szervek") szállítják hívott mitokondrium.

Ha a sejt egy prokariótához vagy egy nagyon szorgalmas eukariótához tartozik - mondjuk, egy olyan ember, aki fél mérföldet fut, vagy intenzíven emel súlyokat -, a piruvát laktáttá alakul. Míg a legtöbb sejtben maga a laktát nem használható üzemanyagként, ez a reakció létrehozza a NAD-ot⁺ a NADH-ból, ezáltal lehetővé téve a glikolízis "upstream" folytatását egy kritikus NAD-forrás ellátásával⁺.

Ez a folyamat néven ismert tejsav fermentáció.

A sejtlégzésnek a mitokondriumokban végbemenő aerob fázisait ún Krebs ciklus és a elektronszállító lánc, és ezek abban a sorrendben fordulnak elő. A Krebs ciklus (gyakran citromsav-ciklusnak vagy trikarbonsav-ciklusnak hívják) a mitokondrium közepén bontakozik ki, míg a elektronszállító lánc a citoklazmával határát képező mitokondrium membránján helyezkedik el.

A sejtlégzés, beleértve a glikolízist, nettó reakciója:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + 38 ATP

A Krebs-ciklus 2 ATP-t, az elektrontranszport-lánc pedig óriási 34 ATP-t, összesen 38 ATP-t tartalmaz a három anyagcsere-folyamat során teljesen elfogyasztott glükózmolekulánként (2 + 2 + 34).