Glikolizi Ne Gerçekleştirir?

Glikoliz, Dünya gezegenindeki yaşam formları arasında evrensel bir süreçtir. En basit tek hücreli bakterilerden denizdeki en büyük balinalara kadar tüm organizmalar – daha doğrusu hücrelerinin her biri – altı karbonlu şeker molekülünü kullanır. glikoz bir enerji kaynağı olarak.

Glikoliz Glikozun tamamen parçalanmasına yönelik ilk adım olarak hizmet eden 10 biyokimyasal reaksiyon kümesidir. Birçok organizmada, aynı zamanda son ve dolayısıyla tek adımdır.

Glikoliz, üç aşamadan ilkidir. hücresel solunum taksonomik (yani yaşam sınıflandırması) alanında ökaryot (veya ökaryotlar), hayvanları, bitkileri, protistleri ve mantarları içerir.

Birlikte çoğunlukla tek hücreli organizmaları oluşturan Bacteria ve Archaea alanlarında prokaryotlar, glikoliz, kasabadaki tek metabolik gösteridir, çünkü hücreleri, hücresel solunumun tamamlanmasını sağlayacak makinelerden yoksundur.

Bireysel glikoliz adımlarının kapsadığı tam reaksiyon:

C₆H₁₂Ö₆ + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 P_ben → 2 CH₃(C=O)COOH + 2 ATP + 2 NADH + 4 H⁺ + 2 Saat₂Ö

Yani bu, glikoz, elektron taşıyıcı nikotinamid adenin dinükleotidi, adenosin difosfat ve inorganik fosfat (P_ben) piruvat oluşturmak için birleştirir, adenozin trifosfat, nikotinamid adenin dinükleotit ve hidrojen iyonlarının (elektronlar olarak kabul edilebilir) indirgenmiş formu.

Oksijenin bu denklemde görünmediğine dikkat edin, çünkü glikoliz O olmadan devam edebilir₂. Bu bir karışıklık noktası olabilir, çünkü glikoliz vücudun aerobik bölümleri için gerekli bir öncüdür. ökaryotlarda hücresel solunum ("aerobik", "oksijenli" anlamına gelir), genellikle yanlışlıkla aerobik olarak görülür. süreç.

Glikoz bir karbonhidrattır, yani formülünün her karbon ve oksijen atomu için iki hidrojen atomunun oranını varsaydığı anlamına gelir: C_nH_2nÖ_n. Bu bir şekerdir ve özellikle bir monosakkarit, yani diğer şekerlere bölünemez, disakkaritler sakaroz ve galaktoz. Beş atomu karbon ve biri oksijen olan altı atomlu bir halka şekli içerir.

Glikoz vücutta polimer adı verilen bir polimer olarak depolanabilir. glikojenBu, hidrojen bağlarıyla birleştirilen uzun zincirler veya bireysel glikoz moleküllerinin tabakalarından başka bir şey değildir. glikojen esas olarak karaciğerde ve kaslarda depolanır.

Tercihen belirli kasları kullanan sporcular (örneğin, kuadriseps ve baldırlarına güvenen maratoncular) kaslar), genellikle "karbon yüklemesi" olarak adlandırılan alışılmadık derecede yüksek miktarlarda glikoz depolamak için eğitim yoluyla uyum sağlar.

Adenozin trifosfat (ATP), tüm canlı hücrelerin "enerji para birimi" dir. Bu demektir ki, yiyecekler hücrelere girmeden önce yenildiğinde ve glikoza parçalandığında, glikoz metabolizmasının nihai amacı, ATP'nin sentezi, glikozdaki bağlar ve glikolizde dönüştürüldüğü moleküller sırasında salınan enerji tarafından yönlendirilen bir süreç ve aerobik solunum parçalanırlar.

Bu reaksiyonlar yoluyla üretilen ATP, fiziksel egzersizin yanı sıra doku büyümesi ve onarımı gibi vücudun temel, günlük ihtiyaçları için kullanılır. Egzersiz yoğunluğu arttıkça, vücut yanan yağlardan veya trigliseritlerden (oksidasyon yoluyla) uzaklaşır. yağ asitleri) yanan glikoza dönüşür, çünkü ikinci işlem, molekül başına daha fazla ATP oluşmasına neden olur. yakıt.

Hemen hemen tüm biyokimyasal reaksiyonlar, adı verilen özel protein moleküllerinin yardımına dayanır. enzimler Devam etmek için.

Enzimler katalizörler, yani reaksiyonda kendileri değişmeden reaksiyonları - bazen bir milyon veya daha fazla faktörle - hızlandırırlar. Genellikle üzerinde hareket ettikleri ve sonunda "-az" bulunan moleküller için adlandırılırlar, örneğin glikoz-6-fosfattaki atomları fruktoz-6-fosfata yeniden düzenleyen "fosfoglukoz izomeraz" gibi.

(İzomerler, kelimeler dünyasındaki anagramlara benzer, aynı atomlara ancak farklı yapılara sahip bileşiklerdir.)

Çoğu enzimler insan reaksiyonlarında "bire bir" kuralına uygundur, yani her enzim belirli bir reaksiyonu katalize eder ve tersine, her reaksiyon sadece bir enzim tarafından katalize edilebilir. Bu özgüllük düzeyi, hücrelerin reaksiyon hızını ve buna bağlı olarak hücrede herhangi bir zamanda üretilen farklı ürünlerin miktarlarını sıkı bir şekilde düzenlemesine yardımcı olur.

Glikoz bir hücreye girdiğinde, olan ilk şey fosforillenmesidir - yani glikozdaki karbonlardan birine bir fosfat molekülü eklenir. Bu, moleküle negatif bir yük vererek onu hücrede etkin bir şekilde hapseder. Bu glukoz-6-fosfat daha sonra yukarıda açıklandığı gibi izomerize edilir fruktoz-6-fosfatolmak için başka bir fosforilasyon aşamasına girer. fruktoz-1,6-bifosfat.

Fosforilasyon adımlarının her biri, ATP'den bir fosfatın çıkarılmasını içerir. adenosin difosfat (ADP) arkasında. Bu, glikolizin amacı hücrenin kullanımı için ATP üretmek olsa da, döngüye giren glikoz molekülü başına 2 ATP'lik bir "başlangıç ​​maliyeti" içerdiği anlamına gelir.

Fruktoz-1,6-bifosfat daha sonra her biri kendi fosfatının bağlı olduğu iki üç karbonlu moleküle bölünür. Bunlardan biri, dihidroksiaseton fosfat (DHAP), hızla diğerine dönüştüğü için kısa ömürlüdür, gliseraldehit-3-fosfat. Bu nedenle, bu noktadan sonra, listelenen her reaksiyon, glikolize giren her glikoz molekülü için iki kez gerçekleşir.

Gliseraldehit-3-fosfat dönüştürülür 1,3-difosfogliserat moleküle bir fosfat eklenmesiyle ATP'den türetilmekten ziyade, bu fosfat serbest veya inorganik (yani karbona bir bağı olmayan) bir fosfat olarak bulunur. Aynı zamanda, NAD⁺ NADH'ye dönüştürülür.

Sonraki adımlarda, iki fosfat, bir dizi üç karbonlu molekülden sıyrılır ve ATP üretmek için ADP'ye eklenir. Bu, orijinal glikoz molekülü başına iki kez gerçekleştiğinden, bu "ödeme" aşamasında toplam 4 ATP oluşturulur. "Yatırım" aşaması 2 ATP'lik bir girdi gerektirdiğinden, glikoz molekülü başına ATP'deki toplam kazanç 2 ATP'dir.

Referans olarak, 1,3-difosfogliserattan sonra reaksiyondaki moleküller 3-fosfogliserat, 3-fosfogliserat, fosfoenolpiruvat ve sonunda piruvat.

Ökaryotlarda, piruvat, aerobik solunumun devam etmesine izin vermek için yeterli oksijenin bulunup bulunmadığına bağlı olarak, glikoliz sonrası iki yoldan birine geçebilir. Eğer öyleyse, ki genellikle ana organizma dinlenirken veya hafif egzersiz yapıyorsa durum böyledir. piruvat, glikolizin gerçekleştiği sitoplazmadan organellere ("küçük organlar") taşınır aranan mitokondri.

Hücre bir prokaryota veya çok çalışkan bir ökaryota aitse - diyelim ki, yarım mil koşan veya yoğun bir şekilde ağırlık kaldıran bir insan - piruvat laktata dönüştürülür. Çoğu hücrede laktatın kendisi yakıt olarak kullanılamazken, bu reaksiyon NAD oluşturur.⁺ NADH'den, böylece kritik bir NAD kaynağı sağlayarak glikolizin "yukarı akışa" devam etmesine izin verir⁺.

Bu süreç olarak bilinir laktik asit fermantasyonu.

Mitokondride gerçekleşen hücresel solunumun aerobik fazlarına denir. Krebs döngüsü ve elektron taşıma zinciri, ve bunlar bu sırayla gerçekleşir. Krebs döngüsü (genellikle sitrik asit döngüsü veya trikarboksilik asit döngüsü olarak adlandırılır) mitokondrinin ortasında açılırken, elektron taşıma zinciri sitoplazma ile sınırını oluşturan mitokondri zarında yer alır.

Glikoliz de dahil olmak üzere hücresel solunumun net reaksiyonu:

C₆H₁₂Ö₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 Saat₂O + 38 ATP

Krebs döngüsü 2 ATP ekler ve elektron taşıma zinciri, üç metabolik süreçte tamamen tüketilen (2 + 2 + 34) glikoz molekülü başına toplam 38 ATP için büyük bir 34 ATP ekler.