Glikoliz, vücudun otomatik olarak yürüttüğü tüm süreçlerdir. Bilindiği gibi, insanın tüm günlük faaliyetlerini yerine getirebilmesi için çok fazla enerjiye ihtiyacı vardır, bunun için sebzelere, proteinlere, meyvelere dayalı iyi bir diyet sürdürmesi ve hepsinden önemlisi en önemli enerji kaynaklarından birine sahip olması gerekir. örneğin glikoz. Glikoz vücuda yiyecekler yoluyla girer ve daha sonra diğerlerine dönüştürülecek olan farklı kimyasal formlarda, bu farklı metabolik süreçlerden olur.
Glikoliz nedir
İçindekiler
Glikoliz , vücuda enerji sağlayabilen bir madde elde etmek için vücudun glikoz moleküllerinin parçalanmasını başlatma şeklini temsil eder. Bu, hücre için enerji elde etmek için glikozu oksitlemekten sorumlu metabolik yoldur. Bu enerjiyi yakalamanın en hızlı yolunu temsil eder, ayrıca genellikle karbonhidrat metabolizması içinde seçilen yollardan biridir.
İşlevleri arasında, fermantasyon ve aerobik solunum süreçlerinde hücresel enerjinin kökeninin nedeni olarak yüksek enerjili moleküller olan NADH ve ATP üretmektir.
Glikolizin gerçekleştirdiği diğer bir işlev de, aerobik solunumun bir öğesi olarak hücresel solunum döngüsüne geçen piruvatın (hücresel metabolizma içindeki temel bir molekül) oluşturulmasıdır. Ek olarak, farklı hücresel işlemlerde yaygın olarak kullanılan 3 ve 6 karbon ara ürünleri üretir.
Glikoliz, her biri 5 reaksiyondan oluşan 2 aşamadan oluşur. Aşama 1 ilk beş reaksiyonu içerir, ardından orijinal glikoz molekülü iki 3-fosfogliseraldehit molekülüne dönüştürülür.
Bu aşama genellikle hazırlık aşaması olarak adlandırılır, yani burada glikoz her biri 3 karbonlu iki moleküle bölündüğünde; iki fosforik asit (iki gliseraldehit 3 fosfat molekülü) içerir. Bitkilerde glikoliz meydana gelmesi de mümkündür, genellikle bu bilgi glikoliz pdf'de açıklanma eğilimindedir.
Glikolizin keşfi
1860 yılında, çeşitli mikroorganizmaların müdahalesiyle fermantasyonun gerçekleştiğini keşfeden Louis Pasteur tarafından hazırlanan glikoliz enzimi ile ilgili ilk çalışmalar yapıldı, yıllar sonra 1897'de Eduard Buchner bir özü keşfetti. fermantasyona neden olabilecek hücre.
1905'te Arthur Harden ve William Young, moleküler kütlenin hücresel fraksiyonlarının fermantasyonun gerçekleşmesi için gerekli olduğunu belirlediklerinden, teoriye başka bir katkı yapıldı, ancak bu kütleler yüksek ve ısıya duyarlı olmalı, yani enzimler.
Ayrıca , düşük moleküler kütleye ve ısı direncine sahip bir sitoplazmik fraksiyonun, yani ATP, ADP ve NAD + tipi koenzimlerin gerekli olduğunu iddia ettiler. Birkaç yıl sonra ona katılan Otto Meyerhof ve Luis Leloir'in müdahalesi ile 1940'ta doğrulanan daha fazla ayrıntı vardı. Kısa ömür ve her zaman hızlı sonuçlanan glikolitik reaksiyonlarda düşük ara ürün konsantrasyonları dahil olmak üzere fermantasyon yolunu belirlemede bazı zorluklar yaşadılar.
Dahası, glikoliz enziminin ökaryotik ve prokaryotik hücrelerin sitozolünde meydana geldiği gösterildi, ancak bitki hücrelerinde glikolitik reaksiyonlar, kloroplastlar içinde meydana gelen kalvin döngüsündeydi. Filogenetik olarak eski organizmalar bu yolun korunmasına dahil edilir, bu nedenle en eski metabolik yollardan biri olarak kabul edilir. Bu özet glikoliz bittiğinde, döngüleri veya aşamaları hakkında kapsamlı bir şekilde konuşabilirsiniz.
Glikoliz döngüsü
Daha önce belirtildiği gibi , glikolizde son derece önemli olan bir dizi faz veya döngü vardır, bunlar enerji harcama aşaması ve bir glikoliz şeması olarak açıklanabilen enerji fayda aşamasıdır. basitçe glikoliz reaksiyonlarının her birini listeleyerek. Bunlar sırasıyla 4 bölüme veya aşağıda ayrıntılı olarak açıklanacak temel unsurlara ayrılmıştır.
Enerji harcama aşaması
Bir glikoz molekülünün iki gliseraldehit molekülüne dönüştürülmesinden sorumlu olan bir fazdır, ancak bunun gerçekleşmesi için 5 adım gereklidir, bunlar heksokinaz, glikoz-6-P izomeraz, fosfofruktokinaz, aldolaz ve triozdur. aşağıda detaylandırılacak olan fosfat izomeraz:
- Heksokinaz: glikozun enerjisini artırmak için glikoliz bir reaksiyon oluşturmalıdır, bu glikozun fosforilasyonudur. Şimdi, bu aktivasyonun gerçekleşmesi için, enzim heksokinaz tarafından katalize edilen bir reaksiyona, yani, bir fosfat grubundan bir dizi moleküle eklenebilen ATP'den bir fosfat grubunun transferine ihtiyaç vardır. mannoz ve fruktoz dahil glikoza benzer. Bu reaksiyon gerçekleştiğinde, diğer işlemlerde kullanılabilir, ancak yalnızca gerekli olduğunda.
- Glikoz-6-P izomeraz: Bu son derece önemli bir adımdır çünkü burada glikolizde var olan kritik fazları etkileyecek moleküler geometrinin tanımlandığı yer, ilki fosfat grubunu reaksiyon ürününe ekleyen yerdir. İkincisi, iki gliseraldehit molekülünün yaratılacağı zamandır ki bu, sonunda piruvatın öncüleri olacaktır. Glikoz 6 fosfat, bu reaksiyonda fruktoz 6 fosfata izomerize edilir ve bunu glikoz 6 fosfat izomeraz enzimi yoluyla yapar.
- Fosfofruktokinaz: Bu glikoliz işleminde, fruktoz 6 fosfatın fosforilasyonu karbon 1'de gerçekleştirilir, ayrıca bir ATP'nin harcanması, daha iyi PFK1 olarak bilinen enzim fosfofruktokinaz 1 aracılığıyla gerçekleştirilir.
Yukarıdakilerin hepsine bağlı olarak, fosfat düşük bir hidroliz enerjisine ve geri döndürülemez bir işleme sahiptir ve sonunda fruktoz 1,6 bifosfat adı verilen bir ürün elde eder. Geri döndürülemez kalite zorunludur çünkü onu bir glikoliz kontrol noktasına dönüştürür, bu yüzden ilk reaksiyona değil buraya yerleştirilir, çünkü glikoz dışında glikolize girmeyi başaran başka substratlar da vardır.
- Aldolaz: Bu enzim fruktoz 1,6 bifosfatı trioz adı verilen iki 3 karbonlu moleküle parçalamayı başarır, bu moleküller dihidroksiaseton fosfat ve gliseraldehit 3 fosfat olarak adlandırılır. Bu kırılma, bu arada tersine çevrilebilen bir aldol yoğunlaşması sayesinde yapılır.
Bu reaksiyonun ana özelliği 20 ile 25 Kj / mol arasında bir serbest enerjiye sahiptir ve bu normal koşullar altında, hatta daha az kendiliğinden meydana gelmez, ancak hücre içi koşullar söz konusu olduğunda, serbest enerji küçüktür, çünkü bir düşük substrat konsantrasyonu ve reaksiyonu tersine çevrilebilir kılan da tam da budur.
- Trioz fosfat izomeraz: Bu glikoliz işleminde, standart ve pozitif bir serbest enerji vardır, bu, tercih edilmeyen bir işlem üretir, ancak negatif bir serbest enerji üretir, bu da G3P oluşumunu tercih edilen yönde yapar. Ek olarak, glikolizin geri kalan aşamalarını takip edebilecek tek molekülün gliseraldehit 3 fosfat olduğu, dolayısıyla dihidroksiaseton fosfat reaksiyonu ile üretilen diğer molekülün gliseraldehit 3 fosfata dönüştürüldüğü dikkate alınmalıdır.
Glikozun fosforilasyonunun iki avantajı vardır, birincisi glikozun reaktif bir metabolik ajan haline getirilmesine dayanır, ikincisi ise glikoz 6 fosfatın glikozdan çok farklı olarak hücre zarını geçememesinin sağlanmasıdır. Fosfat grubu tarafından moleküle sağlanan negatif bir yüke sahip olduğu için bu şekilde geçilmesi daha karmaşık hale gelir. Bütün bunlar hücrenin enerji alt tabakasının kaybolmasını önler.
Ayrıca fruktoz, yağ asitleri ve sitrat gibi ara ürünlerin konsantrasyonlarına duyarlı allosterik merkezlere sahiptir. Bu reaksiyonda, karbon 2'de fosforilasyondan ve onu düzenlemekten sorumlu olan enzim fosfofruktokinaz 2 salınır.
Bu adımda birinci ve üçüncü adımlarda sadece ATP tüketilir, ayrıca dördüncü adımda hatırlanmalıdır, bir gliseraldehit-3-fosfat molekülü oluşturulur, ancak bu reaksiyonda ikinci bir molekül oluşturulur. Bununla, oradan, aşağıdaki tüm reaksiyonların iki kez meydana geldiği anlaşılmalıdır, bunun nedeni aynı fazdan üretilen 2 gliseraldehit molekülüdür.
Enerji faydası aşaması
İlk aşamada ATP enerjisi tüketilirken, bu aşamada gliseraldehit daha fazla enerjiye sahip bir molekül haline gelir, böylece nihayet nihai bir fayda elde edilir: 4 ATP molekülü. Glikoliz reaksiyonlarının her biri bu bölümde açıklanmaktadır:
- Gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz: bu reaksiyonda, gliseraldehit -3-fosfat NAD + kullanılarak oksitlenir, ancak o zaman moleküle bir fosfat iyonu eklenebilir ve bu, gliseraldehit 3-fosfat dehidrojenaz enzimi tarafından bu şekilde 5 adımda gerçekleştirilir., bileşiğin toplam enerjisini arttırır.
- Fosfogliserat kinaz: Bu reaksiyonda enzim fosfogliserat kinaz, 1,3 bifosfogliseratın fosfat grubunu bir ADP molekülüne aktarmayı başarır, bu, enerji faydaları yolundaki ilk ATP molekülünü oluşturur. Glikoz iki gliseraldehit molekülüne dönüştürüldüğünden, bu aşamada 2 ATP geri kazanılır.
- Fosfogliserat mutaz: Bu reaksiyonda olan şey, fosfat C3'ün C2'ye pozisyonundaki değişimdir, her ikisi de çok benzer ve geri dönüşümlü enerjilerdir ve serbest enerjide sıfıra yakın varyasyonlarla. Burada önceki reaksiyondan elde edilen 3 fosfogliserat 2 fosfogliserata dönüştürülür, ancak bu reaksiyonu katalize eden enzim fosfogliserat mutazdır.
- Enolaz: Bu enzim, 2 fosfogliseratta bir çift bağ oluşumunu sağlar, bu, C2'den hidrojen ve C3'ten OH'nin oluşturduğu bir su molekülünün elimine edilmesine ve böylece fosfoenolpiruvat ile sonuçlanmasına neden olur.
- Piruvat kinaz: burada fosfoenolpiruvatın defosforilasyonu gerçekleşir, o zaman enzim piruvat ve ATP elde edilir, piruvat kinazdan (bu arada potasyuma bağımlı olan bir enzim) meydana gelen geri döndürülemez bir reaksiyondur. magnezyum.
Glikoliz ürünleri
Reaksiyonlardaki ara maddelerin metabolik yönü hücresel ihtiyaçlara bağlı olduğundan, her bir aracı reaksiyonun ürünü olarak düşünülebilir, bu durumda her ürün (daha önce açıklanan reaksiyonlara göre sırayla) aşağıdaki gibi olacaktır:
- Glikoz 6 fosfat
- Fruktoz 6 fosfat
- Fruktoz 1,6 bifosfat
- Dihidroksiaseton fosfat
- Gliseraldehit 3 fosfat
- 1,3 bifosfogliserat
- 3 fosfogliserat
- 2 fosfogliserat
- Fosfoenolpiruvat
- Piruvat
Glukoneogenez
Bir olan anabolik yol glikojen sentez basit bir ön aracılığıyla meydana geldiği, bu glukoz 6 fosfat olmaktadır. Glikogenez, karaciğerde ve kasta meydana gelir, ancak ikincisinde daha az oranda görülür. Karbonhidrat içeren yiyecekleri yedikten sonra oluşabilecek yüksek glikoz seviyelerine yanıt olarak insülin yoluyla aktive olur.
Glukoneogenez gelir tekrar glikoz birimleri, dahil edilmesiyle oluşturulur, daha önce var olduğunu bir ayırıcı glikojen UDP-glükoz biçiminde ve iki zincir autoglicosilan ile oluşturulur glycogenin proteinlere dayanan ve ayrıca zincirlerini bir glikoz oktamerine bağlayabilirler.
