Fazele și funcțiile de glicoliză

glicoliză sau glicoliza este procesul prin care o moleculă de glucoză este împărțită în două molecule de piruvat. Energia este produsă prin glicoliză, care este utilizată de organism în diferite procese celulare.

Glicoliza este, de asemenea, cunoscută sub numele de ciclul Embden-Meyerhof, în onoarea lui Gustav Embden și Otto Fritz Meyerhof, care au descoperit această procedură.

Glicoliza este generată în celule, în mod specific în citozolul localizat în citoplasmă. Aceasta este procedura cea mai răspândită în toate ființele vii, deoarece este generată în toate tipurile de celule, atât eucariote, cât și procariote.

Aceasta implică faptul că animale, plante, bacterii, ciuperci, alge și chiar organisme protozoare sunt susceptibile la procesul de glicoliză.

Obiectivul principal al glicolizei este de a produce energie care este utilizată apoi în alte procese celulare ale corpului.

Glicoliza corespunde etapei inițiale, de la care se generează procesul de respirație celulară sau aerobă, în care este necesară prezența oxigenului.

În cazul mediilor care nu conțin oxigen, glicoliza are de asemenea o participare importantă, deoarece contribuie la procesul de fermentație.

index

• 1 Faze de glicoliză
  • 1.1 Faza cerințelor de energie
  • 1.2 Faza de eliberare a energiei
• 2 Funcțiile glicolizei
  • 2.1 Protecția neuronală
• 3 Referințe

Fazele de glicoliză

Glicoliza este generată ca o consecință a zece faze. Aceste zece faze pot fi explicate într-un mod simplificat, determinând două categorii majore: prima, în care există o cerință energetică; iar al doilea, în care se produce sau se eliberează mai multă energie.

Etapa necesităților energetice

Începe cu o moleculă de glucoză obținută din zahăr, care are molecula de glucoză și o altă fructoză.

Odată ce molecula de glucoză este separată, ea este unită cu două grupări fosfat, numite și acizi fosforici.

Acești acizi fosforici au provenit de la adenozin trifosfat (ATP), un element care este considerat una dintre principalele surse de energie necesare în diferitele activități și funcții ale celulelor.

Odată cu încorporarea acestor grupări fosfatice, molecula de glucoză este modificată și adoptă un alt nume: 1,6-bisfosfat de fructoză.

Acizii fosforici generează o situație instabilă în această moleculă nouă, ceea ce aduce ca o consecință faptul că este împărțită în două părți.

Ca rezultat, apar două tipuri diferite de zaharuri, fiecare având caracteristici fosfatizate și trei atomi de carbon.

Deși aceste două zaharuri au baze egale, ele au caracteristici care le fac diferite.

Primul se numește gliceraldehidă-3-fosfat și este cel care va merge direct în faza următoare a procesului de glicoliză.

Al doilea zahăr fosfat cu trei atomi de carbon generat se numește fosfat de dihidroxiacetonă, cunoscut sub numele de acronim DHAP. De asemenea, participă la următoarele etape de glicoliză după ce a devenit aceeași componentă a primului zahăr generat din proces: gliceraldehidă-3-fosfat.

Această transformare a fosfatului de dihidroxiacetonă la gliceraldehidă-3-fosfat este generată printr-o enzimă care este localizată în citozolul celulelor și se numește glicerol-3-fosfat dehidrogenază. Acest proces de conversie este cunoscut sub numele de "transfer de glicerină fosfat".

Deci, într-un mod general, se poate spune că prima fază a glicolizei se bazează pe modificarea unei molecule de glucoză în două molecule de fosfat de trioză. Este stadiul în care nu are loc oxidarea.

Această etapă constă din cinci etape numite reacții și fiecare este catalizată de enzima sa specifică. Cele 5 etape ale fazei pregătitoare sau cerințelor energetice sunt următoarele:

Primul pas

Prima etapă a glicolizei este conversia glucozei în glucoz-6-fosfat. Enzima care catalizează această reacție este hexokinaza. Aici, inelul de glucoză este fosforilat.

Fosforilarea constă în adăugarea unei grupări fosfat la o moleculă derivată din ATP. Ca rezultat, 1 moleculă de ATP a fost consumată în acest moment în glicoliză.

Reacția apare cu ajutorul enzimei hexokinază, o enzimă care catalizează fosforilarea multor structuri de glucoză în formă de inel cu șase elemente.

Magneziu atomic (Mg), de asemenea, intervine pentru a ajuta la protejarea sarcinilor negative ale grupurilor de fosfat in molecula ATP.

Rezultatul acestei fosforilare este o moleculă numită glucoz-6-fosfat (G6P), așa numită deoarece carbonul 6 al glucozei dobândește grupul fosfat.

Al doilea pas

A doua etapă a glicolizei implică transformarea 6-fosfatului de glucoză în fructoză-6-fosfat (F6P). Această reacție apare cu ajutorul enzimei fosfoglucoză izomerază.

După cum sugerează și denumirea enzimei, această reacție implică un efect de izomerizare.

Reacția implică transformarea legăturii carbon-oxigen pentru a modifica inelul cu șase membri într-un inel cu cinci membri.

Reorganizarea se efectuează atunci când inelul cu șase membri este deschis și apoi închis astfel încât primul carbon devine acum în exteriorul inelului.

Al treilea pas

În a treia etapă a glicolizei, fructoza-6-fosfat este transformată în 1,6-bifosfat de fructoză (FBP).

Similar cu reacția care apare în prima etapă a glicolizei, o a doua moleculă de ATP furnizează gruparea fosfat care este adăugată la molecula de fructoză-6-fosfat.

Enzima care catalizează această reacție este fosfofructokinaza. La fel ca în etapa 1, un atom de magneziu este implicat pentru a ajuta la protejarea încărcăturilor negative.

Pasul al patrulea

Enzima aldolază împarte 1,6-bisfosfat de fructoză în două tipuri de zaharuri care sunt izomeri unul de celălalt. Aceste două zaharuri sunt fosfat de dihidroxiacetonă și trifosfat de gliceraldehidă.

Acest pas utilizează enzima aldolază, care catalizează scindarea fructozelor-1,6-bifosfat (FBP) pentru a produce două molecule de 3-carbon. Una dintre aceste molecule se numește trifosfat de gliceraldehidă, iar cealaltă se numește fosfat de dihidroxiacetonă.

Pasul al cincilea

Enzima trifosfat izomerază interpenetrează rapid moleculele de fosfat de dihidroxiacetonă și trifosfat de gliceraldehidă. Fosfatul gliceraldehidic este eliminat și / sau utilizat în etapa următoare a glicolizei.

Trifosfatul de gliceraldehidă este singura moleculă care continuă în calea glicolitică. Ca rezultat, toate moleculele sunt produse fosfat de dihidroxiacetonă urmată de trifosfata enzimă isomerase, care rearanjează fosfat dihydroxyacetone glyceraldehyde trifosfat, în scopul de a continua în glicolizei.

În acest moment în calea glicolitică există două molecule cu trei atomi de carbon, dar glucoza nu a fost încă complet transformată în piruvat.

Etapa de eliberare a energiei

Cele două molecule de zahăr cu trei atomi de carbon care au fost generate din prima etapă vor suferi acum o altă serie de transformări. Procesul care va fi descris mai jos va fi generat de două ori pentru fiecare moleculă de zahăr.

În primul rând, una dintre molecule va scăpa de doi electroni și doi protoni și, ca o consecință a acestei eliberări, se va adăuga încă un fosfat la molecula de zahăr. Componenta rezultată se numește 1,3-bisfosfoglicerat.

Apoi, 1,3-bifosfogliceratul elimină una dintre grupările fosfat, care devine eventual o moleculă ATP.

În acest moment energia este eliberată. Molecula care rezultă din această eliberare de fosfat se numește 3-fosfoglicerat.

3-fosfogliceratul devine un alt element egal cu acesta, dar cu anumite caracteristici în ceea ce privește structura moleculară. Acest nou element este 2-fosfogliceratul.

În penultima etapă a procesului de glicoliză, 2-fosfoglicerat este convertit în fosfoenolpiruvat, ca urmare a pierderii unei molecule de apă.

În cele din urmă, fosfoenolpiruvatul scapă de un alt grup de fosfați, o procedură care presupune, de asemenea, crearea unei molecule de ATP și, prin urmare, o eliberare de energie.

Fosfatul lipsit, rezultatele fosfoenolpiruvatului la sfârșitul procesului într-o moleculă de piruvat.

La finalul glicolizei, două molecule de piruvat, ATP și doi hidrogen dinucleotid patru nicotinamid adenin (NADH) sunt generate, eu elementul din urmă favorizează, de asemenea, crearea de molecule ATP in organism.

După cum am văzut, în a doua jumătate a glicolizei apar cele cinci reacții rămase. Această etapă este cunoscută și ca oxidantă.

În plus, o anumită enzimă intervine pentru fiecare etapă și reacțiile din această etapă apar de două ori pentru fiecare moleculă de glucoză. Cele 5 etape ale fazei de beneficii sau de eliberare a energiei sunt următoarele:

Primul pas

În această etapă, două evenimente majore, una care este produs glyceraldehyde trifosfat este oxidat de coenzima nicotinamid adenin dinucleotid (NAD); iar pe de altă parte, molecula este fosforilată prin adăugarea unei grupări fosfatice libere.

Enzima care catalizează această reacție este gliceraldehidă trifosfat dehidrogenază.

Această enzimă conține structuri adecvate și menține molecula într-un astfel de aranjament, care permite nicotinamid adenin dinucleotid extrage o molecula de hidrogen de trifosfatului glyceraldehyde, conversia NAD dehidrogenaza NAD (NADH).

Grupul fosfat atacă apoi molecula de gliceraldehidă trifosfat și îl eliberează din enzimă pentru a produce 1,3 bisfosfoglicat, NADH și un atom de hidrogen.

Al doilea pas

În această etapă, 1,3-bis-gliceratul este transformat în trifosfoglicerat de enzima fosfoglicerat kinază.

Această reacție implică pierderea unei grupări fosfat din materia primă. Fosfatul este transferat la o moleculă de adenozin difosfat care produce prima moleculă ATP.

Din moment ce au de fapt două molecule de 1,3 bifosglicerato (pentru că au existat două produse de 3 atomi de carbon din etapa 1 din glicoliză), de fapt, două molecule de ATP sunt sintetizate în această etapă.

Cu această sinteză a ATP, primele două molecule de ATP utilizate sunt anulate, determinând o rețea de 0 molecule de ATP până la această etapă de glicoliză.

Din nou, se observă că un atom de magneziu este implicat pentru a proteja încărcăturile negative în grupările fosfat ale moleculei ATP.

Al treilea pas

Această etapă implică o rearanjare simplă a poziției grupării fosfatice în molecula 3-fosfoglicerat, care o transformă în 2-fosfoglicerat.

Molecula care este implicată în cataliza acestei reacții se numește mutaza fosfoglicerat (PGM). O mutază este o enzimă care catalizează transferul unui grup funcțional dintr-o poziție într-o moleculă în alta.

Mecanismul de reacție continuă prin adăugarea mai întâi a unei alte grupări fosfat la poziția 2 'a fosfogliceratului 3. Apoi, enzima îndepărtează fosfatul din poziția 3 ', lăsând numai fosfatul 2', dând astfel 2 fosfoglicerat. În acest fel, enzima este de asemenea restabilită în starea inițială fosforilată.

Pasul al patrulea

Această etapă implică conversia a 2 fosfoglicerați în fosfoenolpiruvat (PEP). Reacția este catalizată de enzima enzima.

Enolaza acționează prin îndepărtarea unui grup de apă sau prin deshidratarea celor 2 fosfoglicerați. Specificitatea buzunarului enzimei permite ca electronii din substrat să se rearanjeze în așa fel încât legătura fosfat rămasă să devină foarte instabilă, pregătindu-se astfel substratul pentru următoarea reacție.

Pasul al cincilea

Etapa finală a glicolizei transformă fosfoenolpiruvatul în piruvat cu ajutorul piruvat kinazei enzimatice.

După cum sugerează și denumirea enzimei, această reacție implică transferul unei grupări fosfat. Grupul fosfat atașat la carbonul 2 'al fosfoenolpiruvatului este transferat la o moleculă de adenozin difosfat, producând ATP.

Din nou, deoarece există două molecule de fosfoenolpiruvat, aici sunt generate de fapt două molecule de adenozin trifosfat sau ATP.

Funcțiile glicolizei

Procesul de glicoliză are o importanță vitală pentru toate organismele vii, deoarece reprezintă procedura prin care se generează energia celulară.

Această generație de energie favorizează procesele respiratorii ale celulelor și, de asemenea, procesul de fermentație.

Glucoza care intră în organism prin consumul de zaharuri are o compoziție complexă.

Prin glicoliză este posibilă simplificarea acestei compoziții și transformarea acesteia într-un compus pe care organismul îl poate profita de generarea de energie.

Prin procesul de glicoliză, sunt generate patru molecule de ATP. Aceste molecule de ATP sunt principala cale prin care organismul obtine energia si favorizeaza crearea de celule noi; prin urmare, generarea moleculelor menționate este fundamentală pentru organism.

Protecție neurală

Studiile au stabilit că glicoliza joacă un rol important în comportamentul neuronilor.

Cercetătorii de la Universitatea din Salamanca, Institutul de Neuroștiințe din Castilla y León și Spitalul Universitar din Salamanca au stabilit că creșterea glicolizei în neuroni implică o moarte mai grabă a acestora.

Aceasta este o consecință a neuronilor care suferă de ceea ce ei numesc stres oxidativ. Apoi, cu cât este mai mică glicoliza, cu atât este mai mare puterea antioxidantă asupra neuronilor și cu atât mai mare este posibilitatea supraviețuirii.

Implicațiile acestei descoperiri pot avea un impact pozitiv asupra studiilor privind bolile caracterizate prin degenerarea neuronală, cum ar fi Alzheimer sau Parkinsons.

referințe

1. "Ce este piruvatul?" În Ghidul Metabolic. Adus la 11 septembrie 2017 de la Ghidul Metabolic: guiametabolica.org
2. "Glucoză" în Institutul Național al Cancerului. Adus la 11 septembrie 2017 de la Institutul Național al Cancerului: cancer.gov
3. Pichel, J. "S-a găsit mecanismul care controlează glicoliza și stresul oxidativ în neuroni" (11 iunie 2009) la Agenția Ibero-Americană pentru Diseminarea Științei și Tehnologiei. Adus la 11 septembrie 2017 de la Agenția Ibero-Americană pentru Diseminarea Științei și Tehnologiei: dicyt.com
4. "Glucoză" în Academia Khan. Adusă la 11 septembrie 2017 de la Khan Academy: en.khanacademy.org
5. González, A. și Raisman, J. "Glucoză: ciclul citosolului" (31 august 2005) în Hypertexts of the Biology Area. Recuperat la 11 septembrie 2017 de la hipertext în domeniul biologiei: biologia.edu.ar
6. Smith, J. "Ce este glicoliza" (31 mai 2017) în News Medical. Adus la 11 septembrie 2017 de la News Medical: news-medical.net
7. Bailey, L. "10 pași ai glicolizei" (8 iunie 2017) în Thoughco. Adus pe 11 septembrie 2017 de la Thoughco: thoughtco.com
8. Berg, J., Tymoczko, J. și Stryer, L. "Biochemistry. Ediția a 5-a. " În Centrul Național de Informații Biotehnologii. Adus la 11 septembrie 2017 de la Centrul Național de Biotehnologie Informații: ncbi.nlm.nih.gov
9. "Glicerol-3-fosfat dehidrogenază" în Clínica Universidad de Navarra. Adus la 11 septembrie 2017 de la Clínica Universidad de Navarra: cun.es
10. "Etapele respirației celulare" de la Academia Khan.Adusă la 11 septembrie 2017 de la Khan Academy: en.khanacademy.org.