Glikoliz Ne Verir?

Hepsi bir veya daha fazla hücreden oluşan canlılar aşağıdakilere ayrılabilir: prokaryotlar ve ökaryotlar.

Hemen hemen tüm hücreler güvenir glikoz metabolik ihtiyaçları için ve bu molekülün parçalanmasındaki ilk adım, denilen reaksiyon dizisidir. glikoliz (kelimenin tam anlamıyla, "glikoz bölünmesi"). Glikolizde, tek bir glikoz molekülü, bir çift piruvat molekülü ve şeklinde mütevazı bir miktarda enerji verecek şekilde bir dizi reaksiyona girer. adenosin trifosfat (ATP).

Bununla birlikte, bu ürünlerin nihai kullanımı, hücre tipinden hücre tipine değişir. Prokaryotik organizmalar katılmaz aerobik solunum. Bu, prokaryotların moleküler oksijenden yararlanamayacağı anlamına gelir (O₂). Bunun yerine, piruvat fermantasyon (anaerobik solunum).

Bazı kaynaklar, ökaryotlarda "hücresel solunum" sürecinde glikoliz içerir, çünkü doğrudan önce gelir. aerobik solunum (yani Krebs döngüsü ve oksidatif fosforilasyon elektron taşıma zinciri). Daha kesin olarak, glikolizin kendisi aerobik bir süreç değildir, çünkü oksijene dayanmaz ve O olsun ya da olmasın meydana gelir.₂ mevcut.

Ancak, glikoliz bir ön koşul Aerobik solunumun reaksiyonları için piruvat sağladığı için, her iki kavramı aynı anda öğrenmek doğaldır.

Glikoz, insan biyokimyasında en önemli tek karbonhidrat görevi gören altı karbonlu bir şekerdir. Karbonhidratlar, oksijene ek olarak karbon (C) ve hidrojen (H) içerir ve bu bileşiklerde C'nin H'ye oranı her zaman 1:2'dir.

Şekerler, nişastalar ve selüloz dahil olmak üzere diğer karbonhidratlardan daha küçüktür. Aslında, glikoz genellikle tekrar eden bir alt birimdir veya monomer, bu daha karmaşık moleküllerde. Glikozun kendisi monomerlerden oluşmaz ve bu nedenle bir monosakkarit ("tek şeker") olarak kabul edilir.

Glikozun formülü C'dir.₆H₁₂Ö₆. Molekülün ana kısmı, beş C atomunu ve bir O atomunu içeren altıgen bir halkadan oluşur. Altıncı ve son C atomu, hidroksil içeren bir metil grubu (-CH₂OH).

Süreci glikolizhücrede gerçekleşir sitoplazma, 10 ayrı reaksiyondan oluşur.

Ara ürünlerin ve enzimlerin tümünün adlarını hatırlamak genellikle gerekli değildir. Ancak, genel resim hakkında sağlam bir anlayışa sahip olmak yararlıdır. Bunun nedeni yalnızca glikolizin Dünya üzerindeki yaşam tarihindeki belki de en alakalı reaksiyon olması değil, aynı zamanda Ekzotermik (enerji açısından uygun) sırasında enzimlerin etkisi de dahil olmak üzere hücrelerdeki bir dizi yaygın olayı güzel bir şekilde gösterir. reaksiyonlar.

Glikoz bir hücreye girdiğinde, heksokinaz enzimi tarafından karşılanır ve fosforile edilir (yani, genellikle Pi ile yazılan bir fosfat grubu ona eklenir). Bu, hücreye negatif bir elektrostatik yük vererek molekülü hücre içinde hapseder.

Bu molekül kendisini fosforile edilmiş bir fruktoz formuna yeniden düzenler, bu daha sonra başka bir fosforilasyon aşamasına girer ve fruktoz-1,6-bifosfat haline gelir. Bu molekül daha sonra iki benzer üç karbonlu moleküle bölünür, bunlardan biri hızla diğerine dönüştürülerek iki molekül gliseraldehit-3-fosfat elde edilir.

Bu madde, fosfat gruplarının erken eklenmesi ardışık olmayan adımlarla tersine çevrilmeden önce başka bir çift fosforlu moleküle yeniden düzenlenir. Bu adımların her birinde, bir molekül adenosin difosfat (ADP) enzim-substrat kompleksi (herhangi bir molekül tarafından reaksiyona giriyorsa ve reaksiyonun tamamlanmasını sağlayan enzim tarafından oluşturulan yapının adı) tarafından gerçekleşir.

Bu ADP, mevcut üç karbonlu moleküllerin her birinden bir fosfat kabul eder. Sonunda, iki piruvat molekülü sitoplazmada oturur ve hücrenin girmesini gerektiren veya barındırabileceği herhangi bir yola yayılmaya hazırdır.

Glikolizin tek gerçek reaktanı bir glikoz molekülüdür. ATP ve NAD+'dan (nikotinamid adenin dinükleotit, bir elektron taşıyıcısı) her biri iki molekül reaksiyon dizisi sırasında eklenir.

36 (veya 38) ATP ile birlikte reaktanlar olarak glikoz ve oksijen ve ürünler olarak karbon dioksit ve su ile listelenen hücresel solunum işleminin tamamını sıklıkla göreceksiniz. Ancak glikoliz, sonuçta glikozdan bu kadar çok enerjinin aerobik özütlenmesiyle sonuçlanan ilk reaksiyon dizisidir.

Toplamda dört ATP molekülü glikolizin üç karbonlu bileşenlerini içeren reaksiyonlarda üretilir - ikisi 1,3-bisfosfogliserat molekülü çiftinin ikiye dönüşümü sırasında 3-fosfogliserat molekülleri ve ikisi bir çift fosfoenolpiruvat molekülünün sonunu temsil eden iki piruvat molekülüne dönüştürülmesi sırasında glikoliz. Bunların hepsi substrat düzeyinde fosforilasyon yoluyla sentezlenir, yani ATP doğrudan inorganik fosfatın (Pi) ADP'ye eklenmesi, başka bir sonucun sonucu olarak oluşmasından ziyade süreç.

Glikolizin erken safhalarında, ilk olarak glikoz glikoz-6-fosfata fosforile edildiğinde ve daha sonra iki adım sonra fruktoz-6-fosfat fruktoz-1,6-bifosfata fosforile edildiğinde iki ATP'ye ihtiyaç duyulur. Böylece, işlemden geçen bir glikoz molekülünün bir sonucu olarak glikolizde ATP'deki net kazanç, piruvat moleküllerinin sayısıyla ilişkilendirirseniz hatırlaması kolay olan iki molekül oluşturuldu.

Ek olarak, gliseraldehit-3-fosfatın 1,3-bifosfogliserata dönüşümü sırasında, iki NAD+ molekülü iki moleküle indirgenir. NADH, ikincisi dolaylı bir enerji kaynağı olarak hizmet eder, çünkü diğer süreçlerin yanı sıra aerobik reaksiyonlarına katılırlar. solunum.

Kısacası, net glikoliz verimi bu nedenle 2 ATP, 2 piruvat ve 2 NADH. Bu, aerobik solunumda üretilen ATP miktarının ancak yirmide biri kadardır, ancak prokaryotlar kural olarak çok daha küçük ve Ökaryotlardan daha az karmaşıktırlar, daha küçük metabolik talepleri vardır, bu idealden daha azına rağmen yaşayabilirler. şema.

(Buna bakmanın başka bir yolu, elbette, aerobik solunum bakterilerde önemli olan şey için daha büyük, daha çeşitli canlılara dönüşmelerini engelledi.)

Prokaryotlarda, glikoliz yolu tamamlandığında, organizma sahip olduğu hemen hemen her metabolik kartı oynamıştır. Piruvat, yoluyla laktata metabolize edilebilir. fermantasyonveya anaerobik solunum. Fermantasyonun amacı laktat üretmek değil, glikolizde kullanılabilmesi için NADH'den NAD+'yı yeniden oluşturmaktır.

(Bunun şundan farklı olduğunu unutmayın: alkol fermantasyonu, mayanın etkisi altında piruvattan etanol üretilir.)

Ökaryotlarda, piruvatın çoğu aerobik solunumdaki ilk adımlar grubuna girer: Krebs döngüsü, ayrıca trikarboksilik asit (TCA) döngüsü veya sitrik asit döngüsü olarak da adlandırılır. Bu, içinde gerçekleşir mitokondripiruvatın iki karbonlu bileşik asetil koenzim A (CoA) ve karbon dioksite (CO) dönüştürüldüğü₂).

Bu sekiz aşamalı döngünün rolü, sonraki reaksiyonlar için daha yüksek enerjili elektron taşıyıcıları üretmektir – 3 NADH, bir FADH₂ (indirgenmiş flavin adenin dinükleotidi) ve bir GTP (guanozin trifosfat).

Bunlar mitokondriyal zardaki elektron taşıma zincirine girdiğinde, oksidatif fosforilasyon adı verilen bir süreç elektronları bunlardan uzaklaştırır. oksijen moleküllerine yüksek enerjili taşıyıcılar, sonuçta glikoz molekülü "yukarı akış" başına 36 (veya muhtemelen 38) ATP molekülü üretilir.

Aerobik metabolizmanın çok daha yüksek verimliliği ve verimi, temelde tüm temel farklılıkları açıklar. bugün prokaryotlar ve ökaryotlar arasında, öncekilerden önce gelen ve buna yol açtığına inanılan, ikincisi.