Који ефекти могу инхибирати гликолизу?

Гликолиза је универзални метаболички процес међу живим бићима света. Ова серија од 10 реакција у цитоплазми свих ћелија претвара молекул шећерног угљеника глукоза у два молекула пирувата, два молекула АТП и два молекула НАДХ.
Сазнајте више о гликолизи.

У прокариоти, који су најједноставнији организми, гликолиза је заиста једина игра ћелијског метаболизма у граду. Ови организми, од којих се готово сви састоје од једне ћелије са релативно мало садржаја, имају ограничен број метаболичке потребе, а гликолиза је довољна да им омогући да напредују и размножавају се у одсуству надметања Фактори. Еукариоти, с друге стране, разваљајте гликолизу као нешто потребно предјело пре него што главно јело аеробног дисања уђе у слику.

Дискусије о гликолизи често се усредсређују на услове који јој фаворизују, нпр. Адекватну концентрацију супстрата и ензима. Мање често помињане, али и важне ствари су ствари које би могле бити дизајниране инхибирати стопа гликолизе. Иако ћелијама треба енергија, непрекидно пропуштање што више сировина кроз млин за гликолизу није увек жељени ћелијски резултат. Срећом по ћелију, бројни учесници у гликолизи могу да утичу на њену брзину.

Глукоза је шећер са шест угљеника са формулом Ц.₆Х.₁₂О.₆. (Забавна ситница о биомолекулима: Сваки угљени хидрат - било да је шећер, скроб или нерастворљива влакна - има општу хемијску формулу Ц_Н.Х._2НО._Н..) Има моларну масу од 180 г, по величини сличну тежим аминокиселинама. Способан је слободно дифундирати у ћелију и из ње кроз плаземску мембрану.

Глукоза је моносахарид, што значи да није направљена комбиновањем мањих шећера. Фруктоза је моносахарид, док је сахароза („стони шећер“) дисахарид састављен од молекула глукозе и молекула фруктозе.

Приметно је да је глукоза у облику прстена, на већини дијаграма представљена као шестерокут. Пет од шест атома у прстену је глукоза, док је шести кисеоник. Угљеник број 6 лежи у метилу (- ЦХ₃) група ван прстена.

Комплетна формула за збир 10 реакција гликолизе је:

Ц.₆Х.₁₂О.₆ + 2 НАД⁺ + 2 Пи + 2 АДП → 2 ЦХ₃(Ц = О) ЦООХ + 2 АТП + 2 НАДХ + 2 Х⁺

Речима, то значи да се молекул глукозе претвара у два молекула глукозе, стварајући 2 АТП и 2 НАДХ (редуковани облик никотинамид аденин динуклеотида, уобичајени „носач електрона“ у биохемија).

Имајте на уму да није потребан кисеоник. Иако се пируват готово увек конзумира у аеробним корацима дисања, гликолиза се дешава и у аеробним и у анаеробним организмима.

Гликолиза је класично подељена на два дела: „инвестициона фаза“, која захтева 2 АТП (аденозин трифосфат, „енергија“). валута "ћелија" да молекул глукозе обликује у нешто са великом количином потенцијалне енергије и "исплатом" или "бербом" фаза, у којој се 4 АТП генеришу претварањем једног молекула са три угљеника (глицералдехид-3-фосфат или ГАП) у други, пируват. То значи да се укупно генерише 4 -2 = 2 АТП по молекулу глукозе.

Када глукоза уђе у ћелију, она се под дејством ензима фосфорилује (тј. Има фосфатну групу) хексокиназа. Овај ензим, или протеински катализатор, један је од најважнијих регулаторних ензима у гликолизи. Сваку од 10 реакција у гликолизи катализује један ензим, а тај ензим заузврат катализује само ту једну реакцију.

Глукоза-6-фосфат (Г6П) који настаје у овом кораку фосфорилације претвара се у фруктоза-6-фосфат (Ф6П) пре него што се догоди друга фосфорилација, овог пута у смеру фосфофруктокиназа, још један критични регулаторни ензим. Резултат тога је формирање фруктоза-1,6-бисфосфата (ФБП) и прва фаза гликолизе је завршена.

Фруктоза-1,6-бисфосфат је подељен у пар молекула са три угљеника, дихидроксиацетон фосфат (ДХАП) и глицералдехид-3-фосфат (ГАП). ДХАП се брзо претвара у ГАП, тако да је нето ефекат раздвајања стварање два идентична молекула са три угљеника из једног-шест молекула угљеника.

ГАП се затим ензимом глицералдехид-3-фосфат дехидрогеназа претвара у 1,3-дифосфоглицерат. Ово је напоран корак; НАД⁺ претвара се у НАДХ и Х.⁺ користећи атоме водоника одузете од ГАП, а затим се молекул фосфорилује.

У преосталим корацима, који трансформишу 1,3-дифосфоглицерат у пируват, оба фосфата се уклањају у низу из молекула са три угљеника да би се добио АТП. Будући да се све након цепања ФБП догађа два пута по молекулу глукозе, то значи да 2 НАДХ, 2 Х⁺ и 4 АТП се генеришу у фази повратка, за мрежу од 2 НАДХ, 2Х⁺ и 2 АТП.
Прочитајте више о крајњем резултату гликолизе.

Три ензима који учествују у гликолизи играју главну улогу у регулацији процеса. Две, хексокиназа и фосфофруктокиназа (или ПФК), већ су поменуте. Трећи, пируват киназа, одговоран је за катализирање коначне реакције гликолизе, конверзију фосфоенолпирувата (ПЕП) у пируват.

Сваки од ових ензима има активатори добро као инхибитори. Ако сте упознати са хемијом и концептом инхибиције повратне спреге, можда ћете моћи да предвидите услове који наводе дани ензим да убрза или успори његову активност. На пример, ако је регион ћелије богат Г6П, да ли бисте очекивали да хексокиназа агресивно тражи било који молекул глукозе који је лутао? Вероватно не бисте, јер под овим условима нема хитне потребе за генерисањем додатних Г6П. И били бисте у праву.

Док хексокиназу инхибира Г6П, он је активира АМП (аденозин монофосфат) и АДП (аденозин дифосфат), као и ПФК и пируват киназа. То је зато што виши нивои АМП и АДП генерално означавају ниже нивое АТП, а када је АТП низак, подстицај за настанак гликолизе је висок.

Пируват киназу такође активира фруктоза-1,6-бисфосфат, што има смисла, јер превише ФБП подразумева да се међупродукт гликолизе акумулира узводно и да ствари треба да се дешавају брже на задњем крају процес. Такође, фруктоза-2,6-бисфосфат је активатор ПФК.

Како је примећено, хексокиназу инхибира Г6П. Присуство АТП инхибира ПФК и пируват киназу из истог основног разлога што их активирају АМП и АДП: Енергетско стање ћелије фаворизује смањење брзине гликолизе.

ПФК је такође инхибиран цитрат, компонента Кребсовог циклуса која се јавља низводно у аеробном дисању. Пируват киназа инхибира ацетил ЦоА, који је молекул у који се пируват претвара након завршетка гликолизе и пре Кребсовог циклуса започиње (заправо, ацетил ЦоА се комбинује са оксалоацетатом у првом кораку циклуса да би се створио цитрат). Коначно, аминокиселина аланин такође инхибира пируват киназу.

Могли бисте очекивати да и други производи гликолизе, осим Г6П, инхибирају хексокиназу, јер њихово присуство у значајним количинама указује на смањену потребу за Г6П. Међутим, само Г6П сам инхибира хексокиназу. Зашто је ово?

Разлог је прилично једноставан: Г6П је потребан за реакционе путеве који нису гликолиза, укључујући пентозо фосфатни шант и синтеза гликогена. Према томе, ако би молекули низводно од Г6П могли да спрече хексокиназу да ради, ови други реакциони путеви такође би успорио због недостатка уласка Г6П у процес, и стога би представљао неку врсту колатералне штете.