Ce efecte ar putea inhiba glicoliza?

Glicoliza este un proces metabolic universal printre viețuitoarele lumii. Această serie de 10 reacții în citoplasma tuturor celulelor transformă molecula de zahăr cu șase carbon glucoză în două molecule de piruvat, două molecule de ATP și două molecule de NADH.
Aflați despre glicoliză.

În procariote, care sunt cele mai simple organisme, glicoliza este cu adevărat singurul joc de metabolism celular din oraș. Aceste organisme, aproape toate formate dintr-o singură celulă cu un conținut relativ redus, s-au limitat nevoile metabolice, iar glicoliza este suficientă pentru a le permite să prospere și să se reproducă în absența concurenței factori. Eucariotepe de altă parte, lansați glicoliza ca un aperitiv necesar înainte de a intra în imagine felul principal de respirație aerobă.

Discuțiile despre glicoliză se concentrează adesea pe condițiile care o favorizează, de exemplu, o concentrație adecvată de substrat și enzimă. Mai puțin menționate, dar și importante, sunt lucrurile care ar putea fi proiectate

Glucoza este un zahăr cu șase atomi de carbon cu formula C₆H₁₂O₆. (Trivia fun biomolecule: Fiecare carbohidrat - indiferent dacă este un zahăr, un amidon sau fibre insolubile - are formula chimică generală C_NH_2NO_N.) Are o masă molară de 180 g, similar cu aminoacizii mai grei din punct de vedere al dimensiunii sale. Este capabil să difuzeze liber în și din celulă prin membrana plasmatică.

Glucoza este un monozaharid, ceea ce înseamnă că nu este produs prin combinarea zaharurilor mai mici. Fructoza este o monozaharidă, în timp ce zaharoza („zahărul de masă”) este o dizaharidă asamblată dintr-o moleculă de glucoză și o moleculă de fructoză.

În special, glucoza este sub forma unui inel, reprezentat ca un hexagon în majoritatea diagramelor. Cinci din cei șase atomi inelari sunt glucoză, în timp ce al șaselea este oxigen. Carbonul numărul 6 se află într-un metil (- CH₃) grup în afara ringului.

Formula completă pentru suma celor 10 reacții ale glicolizei este:

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

În cuvinte, aceasta înseamnă că o moleculă de glucoză este convertită în două molecule de glucoză, generând 2 ATP și 2 NADH (forma redusă de nicotinamidă adenină dinucleotidă, un „purtător de electroni” comun în biochimie).

Rețineți că nu este necesar oxigen. Deși piruvatul este aproape invariabil consumat în etape aerobice ale respirației, glicoliza se întâmplă atât în ​​organismele aerobe, cât și în cele anaerobe.

Glicoliza este clasic împărțită în două părți: o „fază de investiție”, care necesită 2 ATP (adenozin trifosfat, „energia moneda "celulelor) pentru a modela molecula de glucoză în ceva cu multă energie potențială și o" recompensă "sau" recoltare " fază, în care 4 ATP sunt generate prin conversia unei molecule de trei carbon (gliceraldehidă-3-fosfat sau GAP) în alta, piruvat. Aceasta înseamnă că se generează un total de 4 -2 = 2 ATP pe moleculă de glucoză.

Când glucoza intră într-o celulă, aceasta este fosforilată (adică are o grupare fosfat atașată la aceasta) sub acțiunea enzimei hexokinaza. Această enzimă, sau catalizator de proteine, este printre cele mai importante dintre enzimele reglatoare în glicoliză. Fiecare dintre cele 10 reacții în glicoliză este catalizată de o enzimă, iar acea enzimă la rândul ei catalizează doar acea reacție.

Glucoza-6-fosfatul (G6P) rezultat din această etapă de fosforilare este apoi transformat în fructoză-6-fosfatul (F6P) înainte de a se produce o a doua fosforilare, de această dată în direcția fosfofructokinaza, o altă enzimă de reglare critică. Acest lucru are ca rezultat formarea fructozei-1,6-bisfosfatului (FBP), iar prima fază a glicolizei este completă.

Fructoza-1,6-bisfosfatul este împărțit într-o pereche de molecule de trei carbon, dihidroxiacetonă fosfat (DHAP) și gliceraldehidă-3-fosfat (GAP). DHAP este transformat rapid în GAP, astfel încât efectul net al divizării este crearea a două molecule identice de trei carbon dintr-o moleculă de carbon cu un singur șase.

GAP este apoi transformat de enzima gliceraldehidă-3-fosfat dehidrogenază în 1,3-difosfoglicerat. Acesta este un pas ocupat; NAD⁺ este convertit în NADH și H⁺ folosind atomi de hidrogen eliminați din GAP, iar apoi molecula este fosforilată.

În etapele rămase, care transformă 1,3-difosfogliceratul în piruvat, ambii fosfați sunt eliminați în ordine din molecula de trei carbon pentru a genera ATP. Deoarece totul după divizarea FBP se întâmplă de două ori pe moleculă de glucoză, aceasta înseamnă că 2 NADH, 2 H⁺ și 4 ATP sunt generate în faza de întoarcere, pentru o rețea de 2 NADH, 2 H⁺ și 2 ATP.
Citiți mai multe despre rezultatul final al glicolizei.

Trei dintre enzimele care participă la glicoliză joacă un rol major în reglarea procesului. Două, hexokinaza și fosfofructokinaza (sau PFK), au fost deja menționate. Al treilea, piruvat kinaza, este responsabil pentru catalizarea reacției finale de glicoliză, conversia fosfoenolpiruvatului (PEP) în piruvat.

Fiecare dintre aceste enzime are activatori precum și inhibitori. Dacă sunteți familiarizați cu chimia și cu conceptul de inhibare a feedback-ului, ați putea fi capabil să preziceți condițiile care determină o anumită enzimă să accelereze sau să încetinească activitatea acesteia. De exemplu, dacă o regiune a unei celule este bogată în G6P, te-ai aștepta ca hexokinaza să caute agresiv orice molecule de glucoză care rătăcesc? Probabil că nu ați face acest lucru, deoarece în aceste condiții, nu este nevoie urgentă de a genera G6P suplimentar. Și ai fi corect.

În timp ce hexokinaza este inhibată de G6P, este activată de AMP (adenozin monofosfat) și ADP (adenozin difosfat), la fel ca PFK și piruvat kinaza. Acest lucru se datorează faptului că nivelurile mai ridicate de AMP și ADP semnifică, în general, niveluri mai scăzute de ATP, iar atunci când ATP este scăzut, impulsul pentru apariția glicolizei este mare.

Piruvat kinaza este, de asemenea, activată de fructoză-1,6-bisfosfat, ceea ce are sens, deoarece prea mult FBP implică că un intermediar de glicoliză se acumulează în amonte și lucrurile trebuie să se întâmple mai repede la capătul cozii proces. De asemenea, fructoza-2,6-bifosfat este un activator al PFK.

Hexokinaza, așa cum sa menționat, este inhibată de G6P. PFK și piruvat kinaza sunt ambele inhibate de prezența ATP din același motiv de bază pentru care sunt activate de AMP și ADP.

PFK este, de asemenea, inhibat de citrat, o componentă a ciclului Krebs care apare în aval în respirația aerobă. Piruvat kinaza este inhibată de acetil CoA, care este molecula în care se transformă piruvatul după terminarea glicolizei și înainte de ciclul Krebs începe (de fapt, acetil CoA se combină cu oxaloacetat în prima etapă a ciclului pentru a crea citrat). În cele din urmă, aminoacidul alanină inhibă, de asemenea, piruvat kinaza.

S-ar putea să vă așteptați ca alte produse ale glicolizei, pe lângă G6P, să inhibe hexokinaza, deoarece prezența lor în cantități semnificative pare să indice o nevoie scăzută de G6P. Cu toate acestea, numai G6P în sine inhibă hexokinaza. De ce asta?

Motivul este destul de simplu: G6P este necesar pentru căile de reacție, altele decât glicoliza, inclusiv șuntul de pentoză fosfat și sinteza glicogenului. Prin urmare, dacă moleculele din aval, altele decât G6P, ar putea păstra hexokinaza de la activitatea sa, aceste alte căi de reacție ar încetini, de asemenea, din lipsa intrării G6P în proces și, prin urmare, ar reprezenta daune colaterale de un fel.