Glikoliza je čitav niz procesa koje tijelo izvršava automatski. Kao što je poznato, čovjeku je potrebno puno energije da bi mogao obavljati sve svoje svakodnevne aktivnosti, jer za to mora održavati dobru prehranu koja se temelji na povrću, proteinima, voću i nadasve, imati ugrađen jedan od najvažnijih izvora energije na primjer glukoza. Glukoza ulazi u tijelo hranom i u različitim kemijskim oblicima koji će se kasnije pretvoriti u druge, to se događa iz različitih metaboličkih procesa.
Što je glikoliza
Sadržaj
Glikoliza predstavlja način na koji tijelo pokreće razgradnju molekula glukoze kako bi dobilo tvar koja može pružiti energiju tijelu. Ovo je metabolički put odgovoran za oksidaciju glukoze kako bi se stekla energija za stanicu. Predstavlja najneposredniji način za hvatanje te energije, uz to je jedan od putova koji se općenito bira u metabolizmu ugljikohidrata.
Jedna od njegovih funkcija je stvaranje visokoenergetskih molekula NADH i ATP kao uzroka podrijetla stanične energije u procesima fermentacije i aerobnog disanja.
Sljedeća funkcija koju glikoliza obavlja je stvaranje piruvata (osnovne molekule unutar staničnog metabolizma) koji prelazi u ciklus staničnog disanja kao element aerobnog disanja. Uz to, stvara 3 i 6 ugljikovih međuprodukata, koji se obično koriste u različitim staničnim procesima.
Glikoliza se sastoji od 2 faze, a svaka se sastoji od 5 reakcija. Faza broj 1 obuhvaća prvih pet reakcija, a zatim se izvorna molekula glukoze pretvara u dvije molekule 3-fosfogliceraldehida.
Taj se stadij općenito naziva pripravnim, odnosno ovdje se dijeli glukoza na dvije molekule od po 3 ugljika; koji uključuje dvije fosforne kiseline (dvije molekule gliceraldehid 3 fosfata). Također je moguće da se glikoliza javlja u biljkama, općenito se ovi podaci obično objašnjavaju u glikolizi pdf.
Otkriće glikolize
1860. provedene su prve studije povezane s enzimom glikolize, koje je razradio Louis Pasteur, koji je otkrio da se fermentacija događa zahvaljujući intervenciji različitih mikroorganizama, godinama kasnije, 1897., Eduard Buchner otkrio je ekstrakt stanica koja bi mogla izazvati fermentaciju.
Godine 1905. dao je još jedan doprinos teoriji, jer su Arthur Harden i William Young utvrdili da su stanični udjeli molekularne mase neophodni za fermentaciju, međutim, te mase moraju biti visoke i osjetljive na toplinu, to jest moraju biti enzimi.
Također su tvrdili da je potrebna citoplazmatska frakcija s niskom molekulskom masom i otpornošću na toplinu, odnosno koenzimi tipa ATP, ADP i NAD +. Bilo je više detalja koji su potvrđeni 1940. intervencijom Otta Meyerhofa i Luisa Leloira koji su mu se pridružili nekoliko godina kasnije. Imali su određenih poteškoća u određivanju fermentacijskog puta, uključujući kratak životni vijek i niske koncentracije međuprodukata u glikolitičkim reakcijama koje su uvijek završavale brzo.
Nadalje, pokazalo se da se enzim glikolize javlja u citozolu eukariotskih i prokariontskih stanica, ali u biljnim stanicama glikolitičke reakcije bile su u kalvinovom ciklusu, koji se događa unutar kloroplasta. U očuvanje ovog puta uključeni su filogenetski drevni organizmi, zbog čega se smatra jednim od najstarijih metaboličkih putova. Jednom kada je završena ova sažeta glikoliza, možete opširno razgovarati o njezinim ciklusima ili fazama.
Ciklus glikolize
Kao što je prethodno spomenuto, postoji niz faza ili ciklusa u glikolizi koji su od najveće važnosti, to su faza potrošnje energije i faza energetske koristi, što se može objasniti kao shema glikolize ili jednostavno navođenjem svake reakcije glikolize. Oni su pak podijeljeni na 4 dijela ili temeljne elemente koji će biti detaljno objašnjeni u nastavku.
Faza potrošnje energije
To je faza koja je odgovorna za transformaciju molekule glukoze u dvije molekule gliceraldehida, međutim, da bi se to dogodilo potrebno je 5 koraka, to su heksokinaza, glukoza-6-P izomeraza, fosfofruktokinaza, aldolaza i trioza. fosfat izomeraze, što će biti detaljno opisano u nastavku:
- Heksokinaza: da bi povećala energiju glukoze, glikoliza mora generirati reakciju, to je fosforilacija glukoze. Sada, da bi se došlo do ove aktivacije, potrebna je reakcija katalizirana enzimom heksokinazom, odnosno prijenos fosfatne skupine iz ATP, koji se može dodati iz fosfatne skupine u niz molekula slično glukozi, uključujući manozu i fruktozu. Jednom kada se ova reakcija dogodi, može se koristiti u drugim procesima, ali samo kada je to potrebno.
- Glukoza-6-P izomeraza: ovo je vrlo važan korak jer je ovdje definirana molekularna geometrija koja će utjecati na kritične faze u glikolizi, prva je ona koja dodaje fosfatnu skupinu u produkt reakcije, drugo je kada će se stvoriti dvije molekule gliceraldehida, koje će napokon biti preteče piruvata. Glukoza 6 fosfat se u ovoj reakciji izomerizira do fruktoze 6 fosfata, a to se postiže enzimom glukoza 6 fosfat izomeraza.
- Fosfofruktokinaza: u ovom procesu glikolize fosforilacija fruktoze 6 fosfata provodi se na ugljiku 1, uz to se trošenje ATP-a vrši putem enzima fosfofruktokinaze 1, poznatijeg kao PFK1.
Zbog svega navedenog, fosfat ima nisku energiju hidrolize i nepovratan postupak, konačno dobivajući proizvod koji se naziva fruktoza 1,6 bisfosfat. Nepovratna kvaliteta je imperativ jer je pretvara u kontrolnu točku glikolize, zato se stavlja u ovu, a ne u prvu reakciju, jer osim glukoze postoje i drugi supstrati koji uspiju ući u glikolizu.
- Aldolaza: ovaj enzim razbija fruktozu 1,6 bisfosfat u dvije molekule s 3 ugljika zvane trioze, te molekule nazivaju se dihidroksiaceton fosfat i gliceraldehid 3 fosfat. Prekid je napravljen zahvaljujući kondenzaciji aldola koja je, usput reverzibilna.
Ova glavna reakcija ima glavnu karakteristiku slobodne energije između 20 i 25 Kj / mol i to se ne događa u normalnim uvjetima, još manje spontano, ali kada je riječ o unutarćelijskim uvjetima, slobodna energija je mala, to je zbog činjenice da postoji niska koncentracija supstrata i upravo to čini reakciju reverzibilnom.
- Trioza fosfat izomeraza: u ovom procesu glikolize postoji standardna i pozitivna slobodna energija, to stvara proces koji nije favoriziran, ali generira negativnu slobodnu energiju, što čini stvaranje G3P u favoriziranom smjeru. Uz to, mora se uzeti u obzir da jedini koji može slijediti preostale korake glikolize je gliceraldehid 3 fosfat, pa se druga molekula generirana reakcijom dihidroksiaceton fosfata pretvara u gliceraldehid 3 fosfat.
Dvije su prednosti fosforilacije glukoze, prva se temelji na tome da glukoza postane reaktivno metaboličko sredstvo, druga je u tome što se postiže da glukoza 6 fosfat ne može proći staničnu membranu, vrlo različit od glukoze, budući da ima negativni naboj koji molekula daje fosfatna skupina, na taj način otežava križanje. Sve to sprečava gubitak energetskog supstrata stanice.
Nadalje, fruktoza ima alosterične centre koji su osjetljivi na koncentracije međuprodukata kao što su masne kiseline i citrat. U ovoj se reakciji oslobađa enzim fosfofruktokinaza 2, koji je odgovoran za fosforilaciju na ugljiku 2 i njegovu regulaciju.
U ovom se koraku u prvom i trećem koraku troši samo ATP, osim toga treba se sjetiti u četvrtom koraku, stvara se molekula gliceraldehid-3-fosfata, ali u ovoj reakciji nastaje druga molekula. Uz to treba shvatiti da se odatle sve slijedeće reakcije događaju dva puta, i to zbog 2 molekule gliceraldehida generirane iz te iste faze.
Faza energetske koristi
Dok se ATP energija troši u prvoj fazi, u ovoj fazi gliceraldehid postaje molekula s više energije, pa se konačno postiže konačna korist: 4 ATP molekule. Svaka od reakcija glikolize objašnjena je u ovom odjeljku:
- Gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaza: u ovoj reakciji, gliceraldehid 3-fosfat se oksidira koristeći NAD +, tek tada se može fosfatni ion može dodati u molekuli, koji se provodi pomoću enzima gliceraldehid 3-fosfat dehidrogenaze u 5 koraka, na taj način, povećava ukupnu energiju spoja.
- Fosfoglicerat kinaza: u ovoj reakciji enzim fosfoglicerat kinaza uspijeva prenijeti fosfatnu skupinu od 1,3 bisfosfoglicerata u molekulu ADP, što generira prvu ATP molekulu na putu energetskih koristi. Budući da se glukoza transformira u dvije molekule gliceraldehida, u ovoj se fazi obnavlja 2 ATP.
- Fosfoglicerat mutaza: ono što se događa u ovoj reakciji je promjena položaja fosfata C3 do C2, obje su vrlo slične i reverzibilne energije s varijacijama u slobodnoj energiji koja je blizu nule. Ovdje se 3 fosfoglicerat dobiven prethodnom reakcijom pretvara u 2 fosfoglicerat, međutim, enzim koji katalizira ovu reakciju je fosfoglicerat mutaza.
- Enolaza: taj enzim daje formiranje dvostruke veze u 2 fosfoglicerata, to uzrokuje molekule vode koja je formirana od: vodik i C2 OH od C3 biti eliminirani, što rezultira fosfoenolpiruvata.
- Piruvat kinaza: ovdje se odvija defosforilacija fosfoenolpiruvata, tada se dobivaju enzim piruvat i ATP, nepovratna reakcija koja nastaje iz piruvat kinaze (enzima koji, usput rečeno, ovisi o kaliju i magnezij.
Produkti glikolize
Budući da metabolički smjer međuprodukata u reakcijama ovisi o staničnim potrebama, svaki se posrednik može smatrati produktom reakcija, a zatim bi svaki proizvod bio (redom prema prethodno objašnjenim reakcijama) kako slijedi:
- Glukoza 6 fosfat
- Fruktoza 6 fosfat
- Fruktoza 1,6 bisfosfat
- Dihidroksiaceton fosfat
- Gliceraldehid 3 fosfat
- 1,3 bisfosfoglicerat
- 3 fosfoglicerat
- 2 fosfoglicerat
- Fosfoenolpiruvat
- Piruvat
Glukoneogeneza
To je anabolički put u kojem se sinteza glikogena odvija putem jednostavnog prekursora, to je glukoza 6 fosfat. Glikogeneza se javlja u jetri i mišićima, ali se u manjoj mjeri javlja kod potonjih. Aktivira se putem inzulina kao odgovor na visoku razinu glukoze, koja se može dogoditi nakon jedenja hrane koja sadrži ugljikohidrate.
Gluconeogeneze je stvorio uključuje ponavljane jedinice glukoze, koji dolaze u na obliku UDP-glukoze do razdjelnika glikogen koji su prethodno postojali i da se temelji na glikogenin proteina, koja je izrađena od dvaju lanaca autoglicosilan te da, osim toga, mogu svoje lance povezati s oktamerom glukoze.
