Glykolýza je celá sada procesů, které tělo provádí automaticky. Jak je známo, člověk potřebuje hodně energie, aby mohl vykonávat všechny své každodenní činnosti, proto musí udržovat správnou stravu založenou na zelenině, bílkovinách, ovoci a především musí mít zabudovaný jeden z nejdůležitějších zdrojů energie například glukóza. Glukóza vstupuje do těla potravou a v různých chemických formách, které se později přemění na jiné, k tomu dochází z různých metabolických procesů.
Co je to glykolýza
Obsah
Glykolýza představuje způsob, jakým tělo iniciuje rozklad molekul glukózy za účelem získání látky, která může tělu dodávat energii. Toto je metabolická cesta odpovědná za oxidaci glukózy za účelem získání energie pro buňku. Představuje nejbezprostřednější způsob, jak tuto energii zachytit, navíc je to jedna z cest, která se obecně volí v rámci metabolismu sacharidů.
Mezi jeho funkce patří generování vysokoenergetických molekul NADH a ATP jako příčiny vzniku buněčné energie ve fermentačních a aerobních dýchacích procesech.
Další funkcí, kterou glykolýza provádí, je tvorba pyruvátu (základní molekuly v buněčném metabolismu), který přechází do cyklu buněčného dýchání jako prvek aerobního dýchání. Kromě toho generuje 3 a 6 uhlíkových meziproduktů, které se běžně používají v různých buněčných procesech.
Glykolýza se skládá ze 2 stupňů, z nichž každý se skládá z 5 reakcí. Fáze číslo 1 zahrnuje prvních pět reakcí, poté se původní molekula glukózy převede na dvě molekuly 3-fosfoglyceraldehydu.
Tato fáze se obecně nazývá přípravná fáze, to znamená, že je zde, když je glukóza rozdělena na dvě molekuly po 3 uhlících; obsahující dvě kyseliny fosforečné (dvě molekuly glyceraldehyd-3-fosfátu). Je také možné, že ke glykolýze dochází v rostlinách, obvykle je tato informace vysvětlena v pdf glykolýzy.
Objev glykolýzy
V roce 1860 byly provedeny první studie týkající se enzymu glykolýzy, které vypracoval Louis Pasteur, který zjistil, že k fermentaci dochází díky zásahu různých mikroorganismů, o několik let později, v roce 1897, objevil Eduard Buchner extrakt buňka, která by mohla způsobit fermentaci.
V roce 1905 došlo k dalšímu přispění k teorii, protože Arthur Harden a William Young určili, že buněčné frakce molekulární hmoty jsou nezbytné pro uskutečnění fermentace, avšak tyto hmoty musí být vysoké a citlivé na teplo, to znamená, že musí být enzymy.
Rovněž tvrdili, že je zapotřebí cytoplazmatická frakce s nízkou molekulovou hmotností a tepelnou odolností, to znamená koenzymy typu ATP, ADP a NAD +. V roce 1940 bylo potvrzeno více podrobností zásahem Otta Meyerhofa a Luise Leloira, kteří se k němu přidali o několik let později. Měli určité potíže s určením fermentační dráhy, včetně krátké životnosti a nízkých koncentrací meziproduktů v glykolytických reakcích, které vždy skončily rychle.
Dále se ukázalo, že se glykolýzový enzym vyskytuje v cytosolu eukaryotických a prokaryotických buněk, ale v rostlinných buňkách byly glykolytické reakce nalezeny v kalvinově cyklu, který se vyskytuje v chloroplastech. Fylogeneticky starověké organismy jsou zahrnuty v ochraně této cesty, právě pro ně je považována za jednu z nejstarších metabolických cest. Po dokončení této souhrnné glykolýzy můžete hovořit o jejích cyklech nebo fázích.
Cyklus glykolýzy
Jak již bylo zmíněno dříve, existuje řada fází nebo cyklů v glykolýze, které jsou nanejvýš důležité, jedná se o fázi výdeje energie a fázi energetického přínosu, což lze vysvětlit jako schéma glykolýzy nebo jednoduše uvedením každé z glykolýzních reakcí. Ty jsou zase rozděleny na 4 části nebo základní prvky, které budou podrobně vysvětleny níže.
Fáze výdeje energie
Jedná se o fázi, která je zodpovědná za přeměnu molekuly glukózy na dvě molekuly glyceraldehydu. K tomu je však zapotřebí 5 kroků, kterými jsou hexokináza, glukóza-6-P izomeráza, fosfofruktokináza, aldoláza a trioza. fosfát izomeráza, která bude podrobně popsána níže:
- Hexokináza: aby se zvýšila energie glukózy, musí glykolýza vyvolat reakci, to je fosforylace glukózy. Nyní, aby tato aktivace proběhla, je zapotřebí reakce katalyzovaná enzymem hexokináza, tj. Přenos fosfátové skupiny z ATP, kterou lze přidat z fosfátové skupiny na řadu molekul, které jsou podobně jako glukóza, včetně manózy a fruktózy. Jakmile k této reakci dojde, lze ji použít v jiných procesech, ale pouze v případě potřeby.
- Glukóza-6-P izomeráza: jedná se o mimořádně důležitý krok, protože právě zde je definována molekulární geometrie, která ovlivní kritické fáze existující v glykolýze, první je ta, která přidává fosfátovou skupinu k reakčnímu produktu, druhým je, když budou vytvořeny dvě molekuly glyceraldehydu, které nakonec budou prekurzory pyruvátu. Glukóza-6-fosfát je v této reakci isomerizován na fruktóza-6-fosfát, a to se děje prostřednictvím enzymu glukóza-6-fosfát-izomerázy.
- Fosfofruktokináza: v tomto procesu glykolýzy se fosforylace fosfátu fruktózy 6 provádí na uhlíku 1, kromě toho se výdaj ATP provádí pomocí enzymu fosfofruktokinázy 1, lépe známého jako PFK1.
Vzhledem ke všem výše uvedeným skutečnostem má fosfát nízkou energii hydrolýzy a nevratný proces, čímž se nakonec získá produkt zvaný fruktóza 1,6-bisfosfát. Ireverzibilní kvalita je nezbytná, protože ji přeměňuje na kontrolní bod glykolýzy, proto je umístěn do této a nikoli do první reakce, protože kromě glukózy existují další substráty, kterým se podaří vstoupit do glykolýzy.
- Aldoláza: tento enzym štěpí 1,6-bisfosfát fruktózy na dvě 3-uhlíkové molekuly zvané triózy, tyto molekuly se nazývají dihydroxyacetonfosfát a glyceraldehyd-3-fosfát. Tento zlom je způsoben kondenzací aldolu, která je mimochodem reverzibilní.
Tato reakce má jako hlavní charakteristiku volnou energii mezi 20 a 25 Kj / mol a nedochází k ní za normálních podmínek, ani méně spontánně, ale pokud jde o intracelulární podmínky, je volná energie malá, je to způsobeno skutečností, že existuje nízká koncentrace substrátů a právě díky ní je reakce reverzibilní.
- Triosa fosfát izomeráza: v tomto procesu glykolýzy existuje standardní a pozitivní volná energie, která generuje proces, který není upřednostňován, ale generuje negativní volnou energii, což vede k tvorbě G3P ve výhodném směru. Kromě toho je třeba vzít v úvahu, že jediný, kdo může sledovat zbývající kroky glykolýzy, je glyceraldehyd-3-fosfát, takže druhá molekula generovaná reakcí dihydroxyaceton-fosfátu se přemění na glyceraldehyd-3-fosfát.
Fosforylace glukózy má dvě výhody, první spočívá v tom, že se z glukózy stane reaktivní metabolické činidlo, druhou je to, že se dosáhne toho, že fosfát glukózy 6 nemůže procházet buněčnou membránou, což se velmi liší od glukózy, protože má záporný náboj poskytovaný fosfátovou skupinou molekule, tímto způsobem komplikuje křížení. To vše brání ztrátě energetického substrátu buňky.
Dále má fruktóza alosterická centra, která jsou citlivá na koncentrace meziproduktů, jako jsou mastné kyseliny a citrát. Při této reakci se uvolňuje enzym fosfofruktokináza 2, který je zodpovědný za fosforylaci na uhlíku 2 a jeho regulaci.
V tomto kroku se v prvním a třetím kroku spotřebuje pouze ATP, navíc je třeba si uvědomit, že ve čtvrtém kroku se generuje molekula glyceraldehyd-3-fosfátu, ale v této reakci se vytvoří druhá molekula. S tím by mělo být zřejmé, že odtud všechny následující reakce probíhají dvakrát, je to způsobeno 2 molekulami glyceraldehydu generovanými ze stejné fáze.
Fáze energetické výhody
Zatímco energie ATP je spotřebována v první fázi, v této fázi se glyceraldehyd stává molekulou s větším množstvím energie, takže je konečně získán konečný přínos: 4 molekuly ATP. Každá z glykolýzních reakcí je vysvětlena v této části:
- Glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenáza: při této reakci se glyceraldehyd -3-fosfát oxiduje pomocí NAD +, teprve poté lze do molekuly přidat fosfátový iont, který se provádí enzymem glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenáza v 5 krocích, tímto způsobem, zvyšuje celkovou energii sloučeniny.
- Fosfoglycerátkináza: v této reakci se enzymu fosfoglycerátkinázy podaří přenést fosfátovou skupinu 1,3 bisfosfoglycerátu na molekulu ADP, čímž se vytvoří první molekula ATP v cestě energetické výhody. Protože se glukóza transformuje na dvě molekuly glyceraldehydu, v této fázi se získá 2 ATP.
- Fosfoglycerát mutáza: to, co se děje v této reakci, je změna polohy fosfátu C3 na C2, obě jsou velmi podobné a reverzibilní energie se změnami volné energie blízké nule. Zde se 3 fosfoglycerát získaný z předchozí reakce převede na 2 fosfoglycerát, avšak enzym, který katalyzuje tuto reakci, je fosfoglycerát mutáza.
- Enoláza: tento enzym dává tvorbu dvojné vazby v 2 fosfoglycerát, způsobí to molekulu vody, která byla vytvořena pomocí vodíku z C2 a OH z C3, které mají být odstraněny, což vede k fosfoenolpyruvát.
- Pyruvátkináza: zde dochází k defosforylaci fosfoenolpyruvátu, pak se získá enzym pyruvát a ATP, nevratná reakce, která nastává z pyruvátkinázy (enzym, který mimochodem závisí na draslíku a hořčík.
Produkty glykolýzy
Protože metabolický směr meziproduktů v reakcích závisí na buněčných potřebách, každý meziprodukt lze považovat za produkty reakcí, pak by každý produkt byl (v pořadí podle dříve vysvětlených reakcí) takto:
- Fosfát glukózy 6
- Fruktóza 6 fosfát
- Fruktóza 1,6-bisfosfát
- Dihydroxyaceton fosfát
- Glyceraldehyd-3-fosfát
- 1,3 bisfosfoglycerát
- 3 fosfoglycerát
- 2 fosfoglycerát
- Fosfoenolpyruvát
- Pyruvát
Glukoneogeneze
Jedná se o anabolickou cestu, při které syntéza glykogenu probíhá prostřednictvím jednoduchého prekurzoru, kterým je glukóza-6-fosfát. Glykogeneze se vyskytuje v játrech a ve svalu, ale ve druhé se vyskytuje v menší míře. Aktivuje se prostřednictvím inzulínu v reakci na vysoké hladiny glukózy, ke kterým může dojít po konzumaci potravin obsahujících sacharidy.
Glukoneogeneze je vytvořena začleněním opakované glukózových jednotek, které přicházejí v v podobě UDP-glukózy do glykogenu rozdělovače, které dříve existovaly a které je založeno na glycogenin proteiny, které je tvořeno dvěma řetězy autoglicosilan a že navíc mohou spojit své řetězce s oktamerem glukózy.
