Шта врши гликолизу?

Гликолиза је универзални процес међу животним облицима на планети Земљи. Од најједноставнијих једноћелијских бактерија до највећих китова у мору, сви организми - или тачније, свака њихова ћелија - користе молекул шећерокарбонског шећера глукоза као извор енергије.

Гликолиза је скуп од 10 биохемијских реакција који служи као почетни корак ка потпуном распадању глукозе. У многим организмима је то и последњи, и самим тим, корак.

Гликолиза је прва од три фазе ћелијско дисање у таксономском (тј. класификацији живота) домену Еукариота (или еукариоти), који укључују животиње, биљке, протисте и гљиве.

У доменима Бактерије и Археје, који заједно чине углавном једноћелијске организме тзв прокариоти, гликолиза је једина емисија метаболизма у граду, јер њиховим ћелијама недостаје машина за извођење ћелијског дисања до његовог завршетка.

Комплетна реакција обухваћена појединачним корацима гликолизе је:

Ц.₆Х.₁₂О.₆ + 2 НАД⁺ + 2 АДП + 2 П._и → 2 ЦХ₃(Ц = О) ЦООХ + 2 АТП + 2 НАДХ + 4 Х⁺ + 2 Х.₂О.

Речима, то значи да глукоза, носач електрона никотинамид аденин динуклеотид, аденозин дифосфат и неоргански фосфат (П_и) комбинују се у пируват, аденозин трифосфат, редуковани облик никотинамид аденин динуклеотида и јони водоника (који се могу сматрати електронима).

Имајте на уму да се кисеоник не појављује у овој једначини, јер гликолиза може да се одвија без О.₂. Ово може довести до забуне, јер је гликолиза неопходан претходник аеробних сегмената ћелијско дисање код еукариота („аеробно“ значи „са кисеоником“), често се погрешно посматра као аеробно процес.

Глукоза је угљени хидрат, што значи да њена формула претпоставља однос два атома водоника за сваки атом угљеника и кисеоника: Ц_нХ._2нО._н. То је шећер, а посебно а моносахарид, што значи да се не може делити на друге шећере, као ни дисахариди сахароза и галактоза. Обухвата облик прстена са шест атома, од којих је пет атома угљеник, а један кисеоник.

Глукоза се може чувати у телу као полимер тзв гликоген, што није ништа више од дугих ланаца или листова појединачних молекула глукозе спојених водоничним везама. Гликоген се складишти првенствено у јетри и у мишићима.

Спортисти који преференцијално користе одређене мишиће (нпр. Маратонци који се ослањају на квадрицепс и теле мишићи) прилагођавају се кроз тренинг да чувају необично велике количине глукозе, често зване „оптерећење угљеником“.

Аденозин трифосфат (АТП) је „енергетска валута“ свих живих ћелија. То значи да је крајњи циљ метаболизма глукозе када се храна поједе и разбије на глукозу пре уласка у ћелије синтеза АТП, процес вођен енергијом која се ослобађа када се везе у глукози и молекули у које се претворе у гликолизи и аеробик дисање су разбијени.

АТП генерисан овим реакцијама користи се за основне свакодневне потребе тела, као што су раст и обнављање ткива, као и за физичко вежбање. Како се интензитет вежбања повећава, тело се удаљава од сагоревања масти или триглицерида (путем оксидације масних киселина) до сагоревања глукозе, јер последњи процес резултира стварањем више АТП по молекулу гориво.

Практично све биохемијске реакције ослањају се на помоћ тзв ензими да наставите.

Ензими су катализатори, што значи да убрзавају реакције - понекад и милион или више пута - а да се саме не промене у реакцији. Обично су названи по молекулима на које делују и на крају имају „-азу“, као што је „фосфоглукоза изомераза“, која преуређује атоме у глукоза-6-фосфату у фруктоза-6-фосфат.

(Изомери су једињења са истим атомима, али различите структуре, аналогни анаграмима у свету речи.)

Већина ензими у људским реакцијама се подударају са правилом „један према један“, што значи да сваки ензим катализује одређену реакцију, и обрнуто, да сваку реакцију може катализовати само један ензим. Овај ниво специфичности помаже ћелијама да чврсто регулишу брзину реакција, а самим тим и количине различитих производа произведених у ћелији у било ком тренутку.

Када глукоза уђе у ћелију, прво што се деси је да је фосфорилисана - то јест, молекул фосфата је везан за један од угљеника у глукози. То молекулу даје негативан набој, ефикасно га заробљавајући у ћелији. Ово глукоза-6-фосфат се затим изомеризује како је горе описано у фруктоза-6-фосфат, који затим пролази кроз још један корак фосфорилације фруктоза-1,6-бисфосфат.

Сваки од корака фосфорилације укључује уклањање фосфата из АТП, одлазак аденозин дифосфат (АДП) иза. То значи да, иако је циљ гликолизе да произведе АТП за употребу ћелије, он укључује „почетни трошак“ од 2 АТП по молекулу глукозе који улази у циклус.

Фруктоза-1,6-бисфосфат се затим дели на два молекула са три угљеника, сваки са својим повезаним фосфатом. Један од ових, дихидроксиацетон фосфат (ДХАП) је краткотрајна, јер се брзо трансформише у другу, глицералдехид-3-фосфат. Тако се од овог тренутка напријед, свака наведена реакција заправо догађа два пута за сваки молекул глукозе који улази у гликолизу.

Глицералдехид-3-фосфат се претвара у 1,3-дифосфоглицерат додавањем фосфата молекулу. Уместо да потиче из АТП, овај фосфат постоји као слободни или неоргански (тј. Без везе са угљеником) фосфат. Истовремено, НАД⁺ претвара се у НАДХ.

У следећим корацима, два фосфата се уклањају из низа молекула са три угљеника и додају у АДП да би се створио АТП. Будући да се то дешава два пута по оригиналном молекулу глукозе, у овој фази „исплате“ ствара се укупно 4 АТП. Пошто је за фазу „улагања“ потребан унос од 2 АТП, укупни добитак у АТП по молекулу глукозе је 2 АТП.

За референцу, након 1,3-дифосфоглицерата молекули у реакцији су 3-фосфоглицерат, 3-фосфоглицерат, фосфоенолпируват и коначно пируват.

У еукариотима, пируват може затим наставити према једном од два пута након гликолизе, у зависности од тога да ли је присутно довољно кисеоника да би се омогућило аеробно дисање. Ако јесте, што је обично случај када се родитељски организам одмара или лагано вежба, пируват се извлачи из цитоплазме где се гликолиза јавља у органеле („мали органи“) позвао митохондрије.

Ако ћелија припада прокариону или врло вредном еукариоту - рецимо, човеку који трчи на пола километра или интензивно диже тегове - пируват се претвара у лактат. Иако се у већини ћелија сам лактат не може користити као гориво, ова реакција ствара НАД⁺ из НАДХ, омогућавајући тако гликолизу да се настави „узводно“ снабдевањем критичним извором НАД⁺.

Овај процес је познат као ферментација млечне киселине.

Аеробне фазе ћелијског дисања које се одвијају у митохондријима називају се Кребсов циклус и ланац за транспорт електрона, а оне се јављају тим редоследом. Тхе Кребсов циклус (који се често назива циклус лимунске киселине или циклус трикарбоксилне киселине) одвија се усред митохондрија, док ланац за транспорт електрона заузима места на мембрани митохондрија која чини њену границу са цитоплазмом.

Нето реакција ћелијског дисања, укључујући гликолизу, је:

Ц.₆Х.₁₂О.₆ + 6 О.₂ → 6 ЦО₂ + 6 Х.₂О + 38 АТП

Кребсов циклус додаје 2 АТП, а ланац транспорта електрона огромних 34 АТП за укупно 38 АТП по молекулу глукозе који је у потпуности потрошен (2 + 2 + 34) у три метаболичка процеса.