Tartalom
- Pontosan mi a glükóz?
- A glikolízis útja
- A glikolízis összefoglalása: Bemenetek és kimenetek
- A glikolízis termékeinek sorsa
Az élő dolgok, amelyek mindegyike egy vagy több egyedi sejtből áll, prokarióta és eukarióta részekre oszthatók.
Gyakorlatilag minden sejt támaszkodik szőlőcukor és ennek a molekulanak a lebontása első lépése az úgynevezett reakciók sorozata glikolízis (szó szerint "glükóz felosztás"). A glikolízis során egyetlen glükózmolekula reakciósorozaton megy keresztül, így pár piruvátmolekulát és szerény mennyiségű energiát eredményez adenozin-trifoszfát (ATP) formájában.
E termékek végső kezelése azonban sejttípusonként változik. A prokarióta szervezetek nem vesznek részt aerob légzés. Ez azt jelenti, hogy a prokarióták nem használhatják fel a molekuláris oxigént (O2). Ehelyett a piruvát megy keresztül erjesztés (anaerob légzés).
Egyes források tartalmazzák a glikolízist az eukariótákban a "sejtes légzés" folyamatában, mert ez közvetlenül megelőzi aerobic légzés (azaz a Krebsi ciklus és az oxidációs foszforiláció az elektronszállító láncban). Szigorúbban szólva, a glikolízis önmagában nem aerob folyamat pusztán azért, mert nem függ az oxigéntől, és O-on vagy sem2 jelen van.
Mivel azonban a glikolízis a előfeltétel Az aerob légzés során, mivel piruvatot szolgáltat annak reakcióire, természetes, hogy mindkét fogalmat egyszerre megismerjük.
Pontosan mi a glükóz?
A glükóz egy hat széntartalmú cukor, amely az emberi biokémia legfontosabb szénhidrátja. A szénhidrátok az oxigén mellett szénatomot (C) és hidrogént (H) tartalmaznak, és ezekben a vegyületekben a C és H aránya mindig 1: 2.
A cukrok kisebbek, mint más szénhidrátok, beleértve a keményítőket és a cellulózt. Valójában a glükóz gyakran ismétlődő alegység, vagy monomer, ezekben a bonyolultabb molekulákban. Maga a glükóz nem áll monomerekből, és mint ilyen, monoszacharidnak ("egy cukor") tekintik.
A glükóz képlete C6H12O6. A molekula fő része egy hatszögletű gyűrűből áll, amelyek öt C-atomot és egy O-atomot tartalmaznak. A hatodik és az utolsó C-atom egy hidroxiltartalmú metilcsoporttal (-CH2OH).
A glikolízis útja
A glikolízis folyamata, amely a sejt citoplazmában zajlik, 10 egyedi reakcióból áll.
Általában nem szükséges megjegyezni az összes közbenső termék és enzim nevét. De az általános kép határozott megértése hasznos. Ennek oka nem csak az, hogy a glikolízis talán a legfontosabb reakció a Föld életének története során, hanem azért is, mert a lépések szépen szemléltetik a sejteken belüli számos általános eseményt, ideértve az enzimek exoterm (energikusan kedvező) reakciók során történő hatását.
Amikor a glükóz belép egy sejtekbe, azt felveszi a hexokináz enzim és foszforilálódik (vagyis ehhez egy foszfátcsoportot adnak, amelyet gyakran Pi írnak). Ez csapdába ejti a molekulát a sejt belsejében azzal, hogy negatív elektrosztatikus töltéssel rendelkezik.
Ez a molekula átrendeződik a fruktóz foszforilált formájává, amely ezt követően újabb foszforilációs lépésben megy keresztül, és fruktóz-1,6-biszfoszfáttá alakul. Ezt a molekulát ezután két hasonló, három szénatomszámú molekulara bontják, amelyek egyikét gyorsan átalakítják a másikké, és így két molekula glicerraldehid-3-foszfátot kapnak.
Ezt az anyagot egy másik kétszeresen foszforilált molekulává alakítják át, mielőtt a foszfátcsoportok korai hozzáadását nem egymást követő lépésekben megfordítják. Ezen lépések mindegyikében az adenozin-difoszfát (ADP) molekulája történik az enzim-szubsztrát komplex által (annak a szerkezetnek a neve, amely bármilyen molekulát reagál, és az enzim, amely a reakció előrehaladását jelzi a megvalósulás felé).
Ez az ADP minden jelenlévő háromszén-molekula foszfátot vesz fel. Végül két piruvát molekula ül a citoplazmában, készen áll a telepítésre arra az útvonalra, amelyre a sejt megköveteli a belépést, vagy képes tárolni.
A glikolízis összefoglalása: Bemenetek és kimenetek
A glikolízis egyetlen valódi reagense a glükóz molekula. Két reakciómolekulát, az ATP-t és a NAD + -ot (nikotinamid-adenin-dinukleotid, elektronhordozó) vezetjük be a reakciósorozat során.
Gyakran látni fogja a sejtek teljes légzésének folyamatát felsorolva: reagensekként glükózt és oxigént, termékekként szén-dioxidot és vizet, valamint 36 (vagy 38) ATP-t. A glikolízis azonban csak az első reakciósorozat, amely végül a sok glükózból származó energia aerob extrahálásával jár.
Összesen négy ATP molekula a glikolízis háromszén-alkotóelemeit érintő reakciók során keletkeznek - kettő során az 1,3-bisz-foszfo-glicerát molekulák átalakulnak két 3-foszfo-glicerát molekulává, és kettő foszfoenol-piruvát molekulák egy másikává történő átalakításakor piruvát molekulák, amelyek a glikolízis végét képviselik. Mindezeket szubsztrát-szintű foszforilezéssel szintetizálják, vagyis az ATP szervetlen foszfát (Pi) közvetlen hozzáadása révén származik az ADP-ből, nem pedig valamilyen más folyamat eredményeként jönnek létre.
Két ATP-re van szükség a glikolízis korai szakaszában, először amikor a glükózt foszforilálják glükóz-6-foszfáttá, majd két lépéssel később, amikor a fruktóz-6-foszfátot foszforilálják fruktóz-1,6-biszfoszfátra. Így az ATP glikolízisben bekövetkező nettó nyeresége egy folyamatban levő glükóz molekula eredményeként két molekula, ami könnyen megjegyezhető, ha azt összekapcsoljuk a létrehozott piruvát molekulák számával.
Ezen túlmenően, a glicerraldehid-3-foszfát 1,3-bisz-foszfo-gliceráttá történő átalakítása során, az NAD + két molekulája NADH két molekulává redukálódik, ez utóbbi közvetett energiaforrásként szolgál, mivel részt vesznek a egyéb folyamatok, aerob légzés.
Röviden tehát a glikolízis nettó hozama így van 2 ATP, 2 piruvát és 2 NADH. Ez alig egy huszadik része az aerob légzés során képződő ATP mennyiségének, de mivel a prokarióták általában jóval kisebbek és kevésbé komplexek, mint az eukarióták, kisebb anyagcsereigényeinek egyezniük kell, ennek ellenére képesek megbirkózni. -oldalú rendszer.
(Természetesen ez egy másik módja annak, hogy a baktériumokban az aerob légzés hiánya megakadályozzuk őket, hogy nagyobb, sokrétűbb lényekké alakuljanak, ami számít.)
A glikolízis termékeinek sorsa
A prokariótákban, amint a glikolízis útja befejeződött, a szervezet szinte minden anyagcsere-kártyát lejátszott. A piruvát metabolizálódhat tovább laktáttá keresztül erjesztésvagy anaerob légzés. A fermentáció célja nem a laktát előállítása, hanem a NAD + regenerálása a NADH-ból, hogy felhasználható legyen glikolízisben.
(Vegye figyelembe, hogy ez különbözik az alkoholos erjedéstől, amelyben az etanolt élesztő hatására piruvátból állítják elő.)
Az eukariótákban a piruvát többsége belép az aerob légzés első lépéseibe: a Krebsz-ciklus, amelyet trikarbonsav (TCA) vagy citromsav ciklusnak is neveznek. Ez a mitokondriumokon belül fordul elő, ahol a piruvát két széntartalmú vegyületté alakul acetil-koenzim A-ként (CoA) és szén-dioxiddá (CO2).
Ennek a nyolc lépésből álló ciklusnak az a célja, hogy több nagy energiájú elektronhordozó előálljon a következő reakciókhoz - 3 NADH, egy FADH2 (redukált flavin adenin-dinukleotid) és egy GTP (guanozin-trifoszfát).
Amikor ezek belépnek az elektronszállító láncba a mitokondriális membránon, egy oxidatív foszforilációnak nevezett folyamat az elektronokat e nagy energiájú hordozókról oxigénmolekulákra helyezi át, és a végeredmény 36 (vagy esetleg 38) ATP molekula előállítása glükózmolekulánként " upstream „.
Az aerob metabolizmus sokkal nagyobb hatékonysága és hozama alapvetően megmagyarázza a mai prokarióták és az eukarióták közötti alapvető különbségeket, az előbbiekkel az előzőekkel, és úgy vélik, hogy az utóbbihoz vezettek.