Glikoliza

Plik Glikoliza zawiera u ludzi i prawie wszystkich organizmów wielokomórkowych biokatalitycznie kontrolowany rozkład cukrów prostych, takich jak D-glukoza.

Proces degradacji i konwersji glukozy do pirogronianu przebiega w dziesięciu następujących po sobie etapach i może przebiegać zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych.

Glikoliza służy do wytwarzania energii, a pirogronian stanowi pierwszy wstępny etap biochemicznej syntezy niektórych substancji. Rozkład węglowodanów wyższej jakości (wielu cukrów) również ulega glikolizie po rozbiciu na cukry proste.

Co to jest glikoliza?

Glikoliza jest centralnym procesem metabolicznym rozkładu prostego cukru D-glukozy i zachodzi w komórkach cytozolu, płynnej części plazmy komórkowej.

Glikoliza jest centralnym procesem metabolicznym rozkładu prostego cukru D-glukozy i zachodzi w komórkach cytozolu, płynnej części plazmy komórkowej. Proces degradacji przebiega w 10 kolejnych, indywidualnie kontrolowanych enzymatycznie etapach. Końcowymi produktami całkowitej równowagi glikolizy na cząsteczkę glukozy są 2 cząsteczki pirogronianu, 2 nukleotydy ATP i 2 nukleotydy NADH.

10 poszczególnych kroków można podzielić na dwie fazy, fazę przygotowawczą od kroku 1 do kroku 5 i fazę amortyzacji od kroku 6 do 10. Faza przygotowawcza jest energetycznie ujemna dla metabolizmu, tak więc należy dostarczyć energię w postaci 2 ATP. Dopiero faza amortyzacji jest energetycznie dodatnia, tak więc w równowadze następuje przyrost energii w postaci 2 nukleotydów ATP i 2 nukleotydów NADH.

W pierwszych dwóch etapach glikolizy 2 grupy fosforanowe są przenoszone do glukozy, która pochodzi z 2 nukleotydów ATP (trifosforan adenozyny) i które są w ten sposób przekształcane w nukleotydy ADP (difosforan adenozyny).

Podczas gdy glikoliza aż do powstania pirogronianu jest niezależna od tego, czy przeważają warunki tlenowe (tlenowe) czy beztlenowe (beztlenowe), dalszy metabolizm pirogronianu zależy od tego, czy tlen jest dostępny, czy nie. Jednak, ściśle mówiąc, dalsze procesy rozkładu i konwersji nie należą już do glikolizy.

Funkcja i zadanie

Glikoliza jest jednym z najważniejszych i najczęstszych centralnych procesów metabolicznych zachodzących w komórce. Zadanie i funkcja glikolizy polega na energetycznym i materiałowym metabolizmie prostego cukru D-glukozy.

ATP, który jest uzyskiwany w ramach metabolizmu energetycznego z dodatkiem energii i przeniesieniem grupy fosforanowej do nukleotydu ADP, służy jako nośnik energii i jej dostawca. Trasa przez ATP ma tę zaletę, że energia jest magazynowana przez krótki czas i nie jest tracona w wyniku rozpraszania ciepła. Ponadto ATP można doprowadzić do miejsca, w którym potrzebna jest energia na krótkie odległości.

Energicznie dodatnia glikoliza dostarcza również komórce pirogronianu. Można go wprowadzić do cyklu kwasu cytrynowego i następującego po nim łańcucha oddechowego poprzez „zużywanie” tlenu w mitochondriach komórek w warunkach tlenowych w celu dalszego wytwarzania energii lub można go wykorzystać jako materiał wyjściowy do syntezy potrzebnych substancji.

Głównymi produktami rozkładu w cyklu kwasu cytrynowego są CO2 (dwutlenek węgla) i H2O (woda). Energia uwolniona podczas procesu utleniania jest wykorzystywana w łańcuchu oddechowym do fosforylacji ADP do ATP i dlatego jest przechowywana przez krótki czas.

Całkowity rozkład glukozy na wodę i dwutlenek węgla z dodatkiem tlenu jest bardziej produktywny energetycznie, ale ma tę wadę, że może zachodzić tylko w warunkach tlenowych, tj. W warunkach, w których tlen cząsteczkowy jest dostępny w wystarczających ilościach. Gdy wymagana jest wysoka sprawność mięśni szkieletowych, dopływ tlenu do komórek mięśniowych jest zbyt wolny i muszą one pobierać niezbędną energię z glikolizy.

Kolejną zaletą glikolizy jest duża szybkość procesu, która jest wielokrotnie większa niż szybkość konwersji w cyklu kwasu cytrynowego.

Choroby i dolegliwości

Glikoliza uosabia jeden z najstarszych i najbardziej stabilnych procesów metabolicznych organizmów żywych pod względem ewolucyjnym. Glikoliza powstała prawdopodobnie jako jeden z podstawowych procesów metabolicznych 3,5 miliarda lat temu, na długo przed rozwojem organizmów wielokomórkowych, ponieważ wszystkie organizmy są zdolne do glikolizy i wykorzystują ją do wytwarzania energii.

Znanych jest tylko kilka zaburzeń lub chorób, które są wyraźnie związane z zaburzeniem glikolizy. Zakłócenia procesu glikolizy prowadzą przede wszystkim do poważnych skutków dla czerwonych krwinek (erytrocytów).

Ponieważ nie zawierają mitochondriów, opierają się na dostawie energii poprzez glikolizę. W przypadku zakłócenia dopływu energii dochodzi do hemolizy, tj. Błony erytrocytów rozpuszczają się, a hemoglobina przechodzi bezpośrednio do surowicy. Zwykle występuje niedobór enzymu kinazy pirogronianowej, co powoduje przerwanie procesu glikolizy.

Inną przyczyną, która prowadzi do podobnych objawów, są same erytrocyty, jeśli nie mają one niezbędnego enzymu KKR (izoenzym kinazy pirogronianowej).

Choroba Tarui (choroba Tarui) jest jedną z nielicznych chorób, które bezpośrednio zakłócają proces glikolizy. Jest to choroba spichrzeniowa glikogenu. Nadmiar glukozy w surowicy krwi jest tymczasowo przekształcany przez organizm w cukier polimerowy (glikogen), który w razie potrzeby jest następnie przekształcany z powrotem w glukozę w celu metabolizowania na drodze glikolizy.

W przypadku choroby Tarui odziedziczona wada genetyczna prowadzi do niedoboru fosfofruktokinazy, enzymu powodującego fosforylację i konwersję glukozy do fruktozo-1,6-bifosforanu (3. etap glikolizy). Niedobór enzymu powoduje przerwanie glikolizy, przez co mięśnie szkieletowe nie są odpowiednio zaopatrywane w energię.Rozwijają się bolesne skurcze mięśni i niedokrwistość hemolityczna, czyli rozpad błony czerwonych krwinek.