Σε αυτό το άρθρο θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στην αερόβια γλυκόλυση, τις διαδικασίες της και θα αναλύσουμε τα στάδια και τα βήματα. Ας εξοικειωθούμε με την αναερόβια οξείδωση της γλυκόζης, ας μάθουμε για τις εξελικτικές τροποποιήσεις αυτής της διαδικασίας και ας προσδιορίσουμε τη βιολογική της σημασία.
Τι είναι η γλυκόλυση
Η γλυκόλυση είναι μία από τις τρεις μορφές οξείδωσης της γλυκόζης, στην οποία η ίδια η διαδικασία οξείδωσης συνοδεύεται από την απελευθέρωση ενέργειας, η οποία αποθηκεύεται σε NADH και ATP. Κατά τη διαδικασία της γλυκόλυσης, δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος λαμβάνονται από ένα μόριο γλυκόζης.
Η γλυκόλυση είναι μια διαδικασία που συμβαίνει υπό την επίδραση διαφόρων βιολογικών καταλυτών - ενζύμων. Ο κύριος οξειδωτικός παράγοντας είναι το οξυγόνο - O2, ωστόσο, οι διαδικασίες της γλυκόλυσης μπορούν να προχωρήσουν και απουσία του. Αυτός ο τύπος γλυκόλυσης ονομάζεται αναερόβια γλυκόλυση.
Η διαδικασία της γλυκόλυσης απουσία οξυγόνου
Η αναερόβια γλυκόλυση είναι μια σταδιακή διαδικασία οξείδωσης της γλυκόζης κατά την οποία η γλυκόζη δεν οξειδώνεται πλήρως. Σχηματίζεται ένα μόριο πυροσταφυλικού οξέος. Και με ενέργειααπό την άποψη, η γλυκόλυση χωρίς τη συμμετοχή οξυγόνου (αναερόβια) είναι λιγότερο ωφέλιμη. Ωστόσο, όταν το οξυγόνο εισέλθει στο κύτταρο, η διαδικασία αναερόβιας οξείδωσης μπορεί να μετατραπεί σε αερόβια και να προχωρήσει σε πλήρη μορφή.
Μηχανισμοί γλυκόλυσης
Η διαδικασία της γλυκόλυσης είναι η αποσύνθεση της γλυκόζης έξι άνθρακα σε πυροσταφυλικό τριών άνθρακα με τη μορφή δύο μορίων. Η ίδια η διαδικασία χωρίζεται σε 5 στάδια προετοιμασίας και σε 5 στάδια στα οποία η ενέργεια αποθηκεύεται σε ATP.
Η διαδικασία γλυκόλυσης 2 σταδίων και 10 βημάτων έχει ως εξής:
- 1 στάδιο, στάδιο 1 - φωσφορυλίωση της γλυκόζης. Στον έκτο άνθρακα στη γλυκόζη, ο ίδιος ο σακχαρίτης ενεργοποιείται μέσω φωσφορυλίωσης.
- Βήμα 2 - ισομερισμός της 6-φωσφορικής γλυκόζης. Σε αυτό το στάδιο, η φωσφογλυκοσεϊμεράση μετατρέπει καταλυτικά τη γλυκόζη σε 6-φωσφορική φρουκτόζη.
- Στάδιο 3 - Η 6-φωσφορική φρουκτόζη και η φωσφορυλίωση της. Αυτό το στάδιο συνίσταται στον σχηματισμό της 1,6-διφωσφορικής φρουκτόζης (αλδολάση) με τη δράση της φωσφοφρουκτοκινάσης-1, η οποία συνοδεύει τη φωσφορυλική ομάδα από το τριφωσφορικό οξύ αδενοσίνης στο μόριο φρουκτόζης.
- Βήμα 4 είναι η διαδικασία διάσπασης της αλδολάσης για να σχηματιστούν δύο μόρια φωσφορικής τριόζης, δηλαδή η ελδόζη και η κετόζη.
- Στάδιο 5 - φωσφορικές τριόζης και ο ισομερισμός τους. Σε αυτό το στάδιο, η 3-φωσφορική γλυκεραλδεΰδη αποστέλλεται στα επόμενα στάδια της διάσπασης της γλυκόζης και η φωσφορική διυδροξυακετόνη μετατρέπεται στη μορφή της 3-φωσφορικής γλυκεραλδεΰδης υπό την επίδραση του ενζύμου.
- 2 στάδιο, στάδιο 6 (1) - Γλυκεραλδεΰδη-3-φωσφορική και η οξείδωσή της - το στάδιο στο οποίο αυτό το μόριο οξειδώνεται και φωσφορυλιώνεται σεδιφωσφογλυκερικό-1, 3.
- Στάδιο 7 (2) - με στόχο τη μεταφορά της φωσφορικής ομάδας στο ADP από το 1,3-διφωσφογλυκερικό. Τα τελικά προϊόντα αυτού του σταδίου είναι ο σχηματισμός 3-φωσφογλυκερικού και ATP.
- Βήμα 8 (3) - μετάβαση από 3-φωσφογλυκερικό σε 2-φωσφογλυκερικό. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει υπό την επίδραση του ενζύμου φωσφογλυκερική μουτάση. Απαραίτητη προϋπόθεση για τη ροή μιας χημικής αντίδρασης είναι η παρουσία μαγνησίου (Mg).
- Βήμα 9 (4) - 2 φωσφογλυκέρτες αφυδατωμένες.
- Στάδιο 10 (5) - τα φωσφορικά άλατα που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα των προηγούμενων σταδίων μεταφέρονται σε ADP και PEP. Η ενέργεια από το phosphoenulpyrovate μεταφέρεται στο ADP. Η αντίδραση απαιτεί την παρουσία ιόντων καλίου (K) και μαγνησίου (Mg).
Τροποποιημένες μορφές γλυκόλυσης
Η διαδικασία της γλυκόλυσης μπορεί να συνοδεύεται από επιπλέον παραγωγή 1, 3 και 2, 3-διφωσφογλυκερικών. Το 2,3-φωσφογλυκερικό, υπό την επίδραση βιολογικών καταλυτών, μπορεί να επιστρέψει στη γλυκόλυση και να περάσει στη μορφή του 3-φωσφογλυκερικού. Ο ρόλος αυτών των ενζύμων είναι ποικίλος, για παράδειγμα, το 2, 3-διφωσφογλυκερικό, που βρίσκεται στην αιμοσφαιρίνη, προκαλεί τη διέλευση του οξυγόνου στους ιστούς, προάγοντας τη διάσπαση και μειώνοντας τη συγγένεια του O2 και των ερυθροκυττάρων.
Πολλά βακτήρια αλλάζουν τις μορφές γλυκόλυσης σε διάφορα στάδια, μειώνοντας τον συνολικό αριθμό τους ή τροποποιώντας τους υπό την επίδραση διαφορετικών ενζύμων. Ένα μικρό μέρος των αναερόβιων έχει άλλες μεθόδους αποσύνθεσης υδατανθράκων. Πολλά θερμόφιλα έχουν μόνο 2 ένζυμα γλυκόλυσης, αυτά είναι η ενόλαση και η πυροσταφυλική κινάση.
Γλυκογόνο και άμυλο, δισακχαρίτες καιάλλοι τύποι μονοσακχαριτών
Η αερόβια γλυκόλυση είναι μια διαδικασία εγγενής σε άλλους τύπους υδατανθράκων, και συγκεκριμένα είναι εγγενής στο άμυλο, το γλυκογόνο, τους περισσότερους δισακχαρίτες (μανόζη, γαλακτόζη, φρουκτόζη, σακχαρόζη και άλλους). Οι λειτουργίες όλων των τύπων υδατανθράκων στοχεύουν γενικά στη λήψη ενέργειας, αλλά μπορεί να διαφέρουν ως προς τις ιδιαιτερότητες του σκοπού, της χρήσης τους κ.λπ. διάσπαση του γλυκογόνου. Το ίδιο το γλυκογόνο μπορεί να αποθηκευτεί στο σώμα ως εφεδρική πηγή ενέργειας. Έτσι, για παράδειγμα, η γλυκόζη που λαμβάνεται κατά τη διάρκεια ενός γεύματος, αλλά δεν απορροφάται από τον εγκέφαλο, συσσωρεύεται στο συκώτι και θα χρησιμοποιηθεί όταν υπάρχει έλλειψη γλυκόζης στο σώμα, προκειμένου να προστατεύεται το άτομο από σοβαρές διαταραχές στην ομοιόσταση.
Έννοια της γλυκόλυσης
Η γλυκόλυση είναι ένας μοναδικός, αλλά όχι ο μοναδικός τύπος οξείδωσης της γλυκόζης στο σώμα, το κύτταρο τόσο των προκαρυωτών όσο και των ευκαρυωτών. Τα ένζυμα γλυκόλυσης είναι υδατοδιαλυτά. Η αντίδραση γλυκόλυσης σε ορισμένους ιστούς και κύτταρα μπορεί να συμβεί μόνο με αυτόν τον τρόπο, για παράδειγμα, στα κύτταρα νεφρώνα του εγκεφάλου και του ήπατος. Δεν χρησιμοποιούνται άλλοι τρόποι οξείδωσης της γλυκόζης σε αυτά τα όργανα. Ωστόσο, οι λειτουργίες της γλυκόλυσης δεν είναι ίδιες παντού. Για παράδειγμα, ο λιπώδης ιστός και το συκώτι κατά τη διαδικασία της πέψης εξάγουν τα απαραίτητα υποστρώματα από τη γλυκόζη για τη σύνθεση των λιπών. Πολλά φυτά χρησιμοποιούν τη γλυκόλυση ως τρόπο εξαγωγής του μεγαλύτερου μέρους της ενέργειάς τους.
