ATP Yapmak İçin Glikoz Nasıl Metabolize Edilir?

Altı karbonlu bir şeker olan glikoz, tüm yaşama güç sağlayan denklemdeki temel "girdi"dir. Dışarıdan gelen enerji bir şekilde hücre için enerjiye dönüştürülür. En iyi arkadaşınızdan en alttaki bakteriye kadar yaşayan her organizma, kök metabolik seviyesinde yakıt olarak glikoz yakan hücrelere sahiptir.

Organizmalar, hücrelerinin glikozdan enerji elde etme derecesine göre farklılık gösterir. Tüm hücrelerde bu enerji şu şekildedir: adenozin trifosfat (ATP).

Bu nedenle, bir şey Tüm canlı hücrelerin ortak noktası, ATP yapmak için glikozu metabolize etmeleridir.. Bir hücreye giren belirli bir glikoz molekülü, bir biftek yemeği olarak, vahşi bir hayvanın avı olarak, bitki maddesi olarak veya başka bir şey olarak başlamış olabilir.

Ne olursa olsun, çeşitli sindirim ve biyokimyasal süreçler, vücuttaki tüm çok karbonlu molekülleri parçalamıştır. Hücresel metabolizmaya giren monosakkarit şekere beslenmek için organizmanın aldığı maddeler ne olursa olsun yollar.

kimyasal olarak, glikoz bir

Glikoz da bir monosakkarit yani sadece bir temel birim içeren bir şekerdir, veya monomer.fruktoz bir monosakkaritin başka bir örneğidir, oysa sakarozveya sofra şekeri (fruktoz artı glikoz), laktoz (glikoz artı galaktoz) ve maltoz (glikoz artı glikoz) disakkaritler.

Glikozdaki karbon, hidrojen ve oksijen atomlarının oranının 1:2:1 olduğuna dikkat edin. Aslında tüm karbonhidratlar aynı oranı gösterir ve moleküler formüllerinin tümü C formundadır._nH_2nÖ_n.

ATP bir nükleosit, bu durumda, kendisine bağlı üç fosfat grubu ile adenosin. Bu aslında onu bir nükleotid, bir nükleosit olarak bir pentoz şeker (ya riboz veya deoksiriboz) azotlu bir bazla (yani, adenin, sitozin, guanin, timin veya urasil) birleştirilirken, bir nükleotit, bir veya daha fazla fosfat grubunun bağlı olduğu bir nükleosittir. Ancak terminoloji bir yana, bilinmesi gereken önemli şey ATP adenin, riboz ve üç fosfat (P) grubundan oluşan bir zincir içermesidir.

ATP aracılığıyla yapılır fosforilasyon nın-nin adenosin difosfat (ADP)ve tersine, ATP'deki terminal fosfat bağı hidrolize, ADP ve P_ben (inorganik fosfat) ürünlerdir. ATP, bu olağanüstü molekül neredeyse her metabolik sürece güç sağlamak için kullanıldığından, hücrelerin "enerji para birimi" olarak kabul edilir.

Hücresel solunum varlığında glikozu ATP'ye ve karbondioksite dönüştüren ökaryotik organizmalardaki metabolik yollar kümesidir. oksijen, su veren ve zengin ATP üreten (yatırım yapılan glikoz molekülü başına 36 ila 38 molekül) süreç.

Elektron taşıyıcıları ve enerji molekülleri hariç, genel net reaksiyon için dengeli kimyasal formül şöyledir:

C₆H₁₂Ö₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 Saat₂Ö

Hücresel solunum aslında üç farklı ve ardışık yol içerir:

• Glikoliztüm hücrelerde meydana gelen ve sitoplazmada yer alan ve her zaman glikoz metabolizmasının ilk adımıdır (ve çoğu prokaryotta, aynı zamanda son adımdır).
  
• Krebs döngüsümitokondriyal matriste ortaya çıkan trikarboksilik asit (TCA) döngüsü veya sitrik asit döngüsü olarak da adlandırılır.
• elektron taşıma zinciriiç mitokondriyal zarda gerçekleşir ve hücresel solunumda üretilen ATP'nin çoğunu üretir.

Bu aşamaların son ikisi oksijene bağımlıdır ve birlikte oluşur. aerobik solunum. Bununla birlikte, çoğu zaman, ökaryotik metabolizma tartışmalarında, glikoliz, oksijene bağlı olmamasına rağmen, bir parçası olarak kabul edilir "aerobik solunum"Çünkü ana ürününün neredeyse tamamı, pirüvat, diğer iki yola girmeye devam eder.

Glikolizde, glikoz bir dizi 10 reaksiyonla piruvat molekülüne dönüştürülür. iki ATP molekülünün net kazancı ve "elektron taşıyıcısının" iki molekülü nikotinamid adenin dinükleotid (NADH). Sürece giren her glikoz molekülü için iki molekül piruvat üretilir, çünkü piruvatın glikozun altıya karşı üç karbon atomu vardır.

İlk aşamada, glikoz fosforile olur. glukoz-6-fosfat (G6P). Bu, glikozun geri sürüklenmek yerine metabolize edilmesini sağlar. hücre zarı, çünkü fosfat grubu G6P'ye negatif bir yük verir. Sonraki birkaç adımda, molekül farklı bir şeker türevine yeniden düzenlenir ve daha sonra ikinci kez fosforile olur. fruktoz-1,6-bifosfat.

Glikolizin bu erken basamakları, fosforilasyon reaksiyonlarındaki fosfat gruplarının kaynağı olduğu için iki ATP yatırımı gerektirir.

Fruktoz-1,6-bifosfat, her biri kendi fosfat grubunu taşıyan iki farklı üç karbonlu moleküle bölünür; hemen hemen hepsi, hızla diğerine dönüştürülür, gliseraldehit-3-fosfat (G3P). Böylece bu noktadan itibaren her şey kopyalanır çünkü her glikoz "yukarı akış" için iki G3P vardır.

Bu noktadan itibaren G3P, oksitlenmiş NAD+ formundan da NADH üreten bir aşamada fosforile edilir ve daha sonra iki fosfat grubu Glikolizin son karbon ürünü ile birlikte iki ATP molekülü üretmek için sonraki yeniden düzenleme adımlarında ADP moleküllerine verilir, piruvat.

Bu, glikoz molekülü başına iki kez gerçekleştiğinden, glikolizin ikinci yarısı, bir süre için dört ATP üretir. ağ iki ATP'nin glikolizinden kazanç (çünkü sürecin başında ikisi gerekliydi) ve iki NADH.

İçinde hazırlık reaksiyonuGlikolizde üretilen piruvat sitoplazmadan mitokondriyal matrikse yolunu bulduktan sonra önce asetata (CH) dönüştürülür.₃COOH-) ve CO₂ (bu senaryoda bir atık ürün) ve daha sonra adı verilen bir bileşiğe asetil koenzim Aveya asetil CoA. Bu reaksiyonda, bir NADH üretilir. Bu, Krebs döngüsü için aşamayı belirler.

Bu sekiz reaksiyon dizisi, ilk adımdaki reaktanlardan biri olduğu için böyle adlandırılmıştır. oksaloasetat, aynı zamanda son adımdaki üründür. Krebs döngüsünün işi, bir üreticiden ziyade bir tedarikçinin işidir: Glikoz molekülü başına yalnızca iki ATP üretir, ancak altı NADH ve iki FADH daha katkıda bulunur.₂, başka bir elektron taşıyıcısı ve NADH'nin yakın bir akrabası.

(Bunun bir ATP, üç NADH ve bir FADH anlamına geldiğini unutmayın.₂döngü başına. Glikolize giren her glikoz için, iki asetil CoA molekülü Krebs döngüsüne girer.)

Glikoz bazında, bu noktadaki enerji hesabı dört ATP'dir (ikisi glikolizden ve ikisi Krebs'den gelir). döngüsü), 10 NADH (ikisi glikolizden, ikisi hazırlık reaksiyonundan ve altısı Krebs döngüsünden) ve iki FADH₂ Krebs döngüsünden. Krebs döngüsündeki karbon bileşikleri yukarı akış etrafında dönmeye devam ederken, elektron taşıyıcılar mitokondriyal matristen mitokondriyal matrise doğru hareket eder. mitokondriyal zar.

NADH ve FADH ne zaman₂ elektronlarını serbest bırakırlar, bunlar mitokondriyal zar boyunca bir elektrokimyasal gradyan oluşturmak için kullanılır. Bu gradyan adı verilen bir süreçte ATP oluşturmak için fosfat gruplarının ADP'ye bağlanmasını güçlendirmek için kullanılır. oksidatif fosforilasyonzincirdeki elektron taşıyıcıdan elektron taşıyıcıya basamaklanan elektronların nihai alıcısının oksijen (O₂).

Çünkü her NADH üç ATP verir ve her FADH₂ oksidatif fosforilasyonda iki ATP verir, bu karışıma (10)(3) + (2)(2) = 34 ATP ekler. Böylece bir molekül glikoz 38 ATP verebilir içinde ökaryotik organizmalar.