Delen:
Glucolysefasen en -functies
de glycolyse of glycolyse is het proces waardoor een molecuul glucose wordt afgebroken tot twee moleculen van pyruvaat. Energie wordt geproduceerd door glycolyse, die door het lichaam wordt gebruikt in verschillende cellulaire processen.
Glycolyse is ook bekend als de Embden-Meyerhof-cyclus, ter ere van Gustav Embden en Otto Fritz Meyerhof, die de ontdekkers van deze procedure waren.
Glycolyse wordt gegenereerd in cellen, met name in het cytosol dat zich in het cytoplasma bevindt. Dit is de meest wijdverspreide procedure bij alle levende wezens, omdat het wordt gegenereerd in alle soorten cellen, zowel eukaryoot als prokaryotisch..
Dit houdt in dat dieren, planten, bacteriën, schimmels, algen en zelfs protozoaire organismen gevoelig zijn voor het glycolyseproces.
Het hoofddoel van glycolyse is om energie te produceren die vervolgens wordt gebruikt in andere cellulaire processen van het lichaam.
De glycolyse komt overeen met de eerste stap van waaruit het proces van cellulaire of aërobe ademhaling wordt gegenereerd, waarbij de aanwezigheid van zuurstof noodzakelijk is.
In het geval van omgevingen die zuurstof missen, heeft glycolyse ook een belangrijke participatie, omdat het bijdraagt aan het fermentatieproces.
index
- 1 Fasen van glycolyse
- 1.1 Energiebehoeftefase
- 1.2 Energie-release fase
- 2 Functies van glycolyse
- 2.1 Neurale bescherming
- 3 referenties
Fasen van glycolyse
Glycolyse wordt gegenereerd als een gevolg van tien fasen. Deze tien fasen kunnen op een vereenvoudigde manier worden uitgelegd, waarbij twee hoofdcategorieën worden bepaald: de eerste, waarin sprake is van een energiebehoefte; en de tweede, waarin meer energie wordt geproduceerd of vrijgegeven.
Energiebehoeftefase
Het begint met een glucosemolecule die wordt verkregen uit suiker, die het glucosemolecuul en een fructosemolecuul heeft.
Zodra het glucosemolecuul is gescheiden, wordt het verbonden met twee fosfaatgroepen, ook fosforzuren genoemd.
Deze fosforzuren zijn afkomstig van adenosinetrifosfaat (ATP), een element dat wordt beschouwd als een van de belangrijkste energiebronnen die vereist zijn in de verschillende activiteiten en functies van cellen..
Met de opname van deze fosfaatgroepen wordt het glucosemolecuul gemodificeerd en krijgt het een andere naam: fructose-1,6-bisfosfaat.
De fosforzuren genereren een onstabiele situatie in dit nieuwe molecuul, wat als gevolg heeft dat het in twee delen is verdeeld.
Dientengevolge ontstaan twee verschillende suikers, elk met gefosfateerde kenmerken en met drie koolstofatomen.
Hoewel deze twee suikers dezelfde basen hebben, hebben ze kenmerken waardoor ze van elkaar verschillen.
De eerste wordt glyceraldehyde-3-fosfaat genoemd en is degene die direct naar de volgende fase van het glycolyseproces gaat.
De tweede geproduceerde drie-koolstoffosfaatsuiker wordt dihydroxyacetonfosfaat genoemd, bekend onder de afkorting DHAP. Het neemt ook deel aan de volgende stappen van glycolyse nadat het dezelfde component is geworden van de eerste suiker die uit het proces is gegenereerd: glyceraldehyde-3-fosfaat.
Deze transformatie dihydroxyaceton fosfaat glyceraldehyde-3-fosfaat worden gegenereerd door een enzym dat zich in het cytosol van cellen en genoemd glycerol-3-fosfaat dehydrogenase. Dit conversieproces staat bekend als "glycerolfosfaat shuttle".
Vervolgens kan op algemene wijze worden gesteld dat de eerste fase van glycolyse is gebaseerd op de modificatie van een glucosemolecuul in twee moleculen triosefosfaat. Het is het stadium waarin geen oxidatie optreedt.
Die stap bestaat uit vijf stappen, reacties genoemd, en elke stap wordt gekatalyseerd door zijn eigen specifieke enzym. De 5 stappen van de voorbereidende fase of energiebehoefte zijn de volgende:
Eerste stap
De eerste stap in glycolyse is de omzetting van glucose in glucose-6-fosfaat. Het enzym dat deze reactie katalyseert is hexokinase. Hier wordt de glucosering gefosforyleerd.
Fosforylatie bestaat uit het toevoegen van een fosfaatgroep aan een molecuul afgeleid van ATP. Dientengevolge is op dit punt van glycolyse 1 molecuul ATP geconsumeerd.
De reactie vindt plaats met behulp van het enzym hexokinase, een enzym dat de fosforylatie van veel zes-elements ringachtige glucose-structuren katalyseert.
Atoommagnesium (Mg) komt ook tussenbeide om de negatieve ladingen van de fosfaatgroepen in het ATP-molecuul te helpen beschermen.
Het resultaat van deze fosforylatie is een molecuul genaamd glucose-6-fosfaat (G6P), zo genoemd omdat de koolstof 6 van glucose de fosfaatgroep verwerft.
Tweede stap
De tweede stap van glycolyse omvat de transformatie van glucose-6-fosfaat in fructose-6-fosfaat (F6P). Deze reactie vindt plaats met behulp van het enzym fosfoglucose-isomerase.
Zoals de naam van het enzym impliceert, brengt deze reactie een isomerisatie-effect met zich mee.
De reactie omvat de transformatie van de koolstof-zuurstofbinding om de zesledige ring in een vijfledige ring te modificeren.
De reorganisatie vindt plaats wanneer de zesledige ring wordt geopend en vervolgens op een zodanige manier wordt gesloten dat de eerste koolstof nu buiten de ring komt.
Derde stap
In de derde stap van glycolyse wordt fructose-6-fosfaat omgezet in fructose-1,6-bifosfaat (FBP).
Vergelijkbaar met de reactie die optreedt in de eerste stap van de glycolyse, een tweede molecuul ATP levert de fosfaatgroep aan het molecuul wordt toegevoegd fructose-6-fosfaat.
Het enzym dat deze reactie katalyseert is fosfofructokinase. Net als in stap 1 is een magnesiumatoom betrokken om de negatieve ladingen te helpen beschermen.
Vierde stap
Het enzym aldolase verdeelt fructose 1,6-bisfosfaat in twee suikers die isomeren van elkaar zijn. Deze twee suikers zijn dihydroxyacetonfosfaat en glyceraldehyde-trifosfaat.
Deze fase maakt gebruik van het enzym aldolase, dat de splitsing van fructose-1,6-bifosfaat (FBP) katalyseert om twee 3-koolstofmoleculen te produceren. Een van deze moleculen wordt glyceraldehyde-trifosfaat genoemd en de andere wordt dihydroxyacetonfosfaat genoemd.
Stap vijf
Het enzym trifosfaatisomerase doordringt de moleculen dihydroxyacetonfosfaat en glyceraldehydtrifosfaat snel. Glyceraldehyde fosfaat wordt geëlimineerd en / of gebruikt in de volgende stap van glycolyse.
Glyceraldehyde-trifosfaat is het enige molecuul dat doorgaat in de glycolytische route. Hierdoor worden alle moleculen geproduceerd dihydroxyacetonfosfaat gevolgd door trifosfata isomerase enzym, dat dihydroxyacetonfosfaat glyceraldehyde trifosfaat herschikt om verder glycolyse.
Op dit punt in de glycolytische route zijn er twee moleculen van drie koolstofatomen, maar glucose is nog niet volledig omgezet in pyruvaat.
Energie release fase
De twee suikermoleculen met drie koolstofatomen die uit de eerste fase werden gegenereerd, ondergaan nu een nieuwe reeks transformaties. Het proces dat hieronder wordt beschreven, zal voor elk suikermolecuul twee keer worden gegenereerd.
In de eerste plaats zal één van de moleculen twee elektronen en twee protonen kwijtraken en als gevolg van deze afgifte zal nog een fosfaat aan het suikermolecuul worden toegevoegd. De resulterende component wordt 1,3-bifosfoglyceraat genoemd.
Vervolgens verwijdert 1,3-bifosfoglyceraat één van de fosfaatgroepen, die uiteindelijk een ATP-molecuul wordt.
Op dit punt wordt energie vrijgegeven. Het molecuul dat het resultaat is van deze fosfaatafgifte wordt 3-fosfoglyceraat genoemd.
Het 3-fosfoglyceraat wordt een ander element gelijk aan het, maar met bepaalde kenmerken in termen van moleculaire structuur. Dit nieuwe element is 2-fosfoglyceraat.
In de voorlaatste stap van het glycolyseproces wordt het 2-fosfoglyceraat omgezet in fosfoenolpyruvaat als gevolg van het verlies van een watermolecuul.
Ten slotte verwijdert het fosfoenolpyruvaat een andere fosfaatgroep, een procedure die ook de creatie van een ATP-molecuul omvat en daarom een vrijgave van energie.
Fosfaatvrij, het fosfoenolpyruvaat resulteert aan het einde van het proces in een pyruvaatmolecuul.
Eind glycolyse, twee moleculen pyruvaat, ATP en twee vier nicotinamide adenine dinucleotide waterstof (NADH) gegenereerd, Ielement laatste bevordert ook de oprichting van ATP moleculen in het lichaam.
Zoals we hebben gezien, is het in de tweede helft van glycolyse dat de vijf resterende reacties optreden. Deze fase is ook bekend als oxidatief.
Bovendien komt een specifiek enzym voor elke stap tussenbeide en de reacties van deze fase komen tweemaal voor elk molecuul glucose voor. De 5 stappen van de voordelen of energievrijgavefase zijn de volgende:
Eerste stap
In deze stap twee belangrijke gebeurtenissen, die geproduceerd glyceraldehyde trifosfaat wordt geoxideerd door co-enzym nicotinamide adenine dinucleotide (NAD); en aan de andere kant wordt het molecuul gefosforyleerd door de toevoeging van een vrije fosfaatgroep.
Het enzym dat deze reactie katalyseert is glyceraldehyde-trifosfaatdehydrogenase.
Dit enzym bevat passende structuren en handhaaft het molecuul bij een dergelijke inrichting waarmee nicotinamide adenine dinucleotide molecuul extract een waterstofatoom glyceraldehyde trifosfaat omzetten NAD dehydrogenase NAD (NADH).
De fosfaatgroep valt vervolgens het glyceraldehyde-trifosfaatmolecuul aan en geeft het vrij uit het enzym om 1,3-bisfosfoglyraat, NADH en een waterstofatoom te produceren.
Tweede stap
In deze fase wordt 1,3-bisfosfoglyraat door het enzym fosfoglyceraatkinase in trifosfoglyceraat omgezet.
Deze reactie omvat het verlies van een fosfaatgroep uit het uitgangsmateriaal. Fosfaat wordt overgebracht naar een adenosinedifosfaatmolecuul dat het eerste ATP-molecuul produceert.
Omdat er in feite twee moleculen van 1,3 biphosglyceraat zijn (omdat er twee producten waren met 3 koolstofatomen vanaf stap 1 van glycolyse), worden in dit stadium twee ATP-moleculen daadwerkelijk gesynthetiseerd.
Deze ATP synthese, de eerste twee ATP moleculen gebruikt worden opgeheven, waardoor een netwerk van 0 ATP moleculen aan dit stadium van de glycolyse.
Opnieuw wordt waargenomen dat een magnesiumatoom is betrokken om de negatieve ladingen in de fosfaatgroepen van het ATP-molecuul te beschermen.
Derde stap
Deze stap omvat een eenvoudige herschikking van de positie van de fosfaatgroep in het 3-fosfoglyceraatmolecuul, dat het omzet in 2 fosfoglyceraten.
Het molecuul dat betrokken is bij de katalyse van deze reactie wordt fosfoglyceraat-mutase (PGM) genoemd. Een mutase is een enzym dat de overdracht van een functionele groep van de ene positie in het ene molecuul naar het andere katalyseert.
Het reactiemechanisme verloopt door eerst een extra fosfaatgroep toe te voegen aan de 2'-positie van het 3-fosfoglyceraat. Vervolgens verwijdert het enzym het fosfaat van de 3'-positie, waardoor alleen het 2'-fosfaat overblijft en dus 2 fosfoglyceraat wordt verkregen. Op deze manier wordt het enzym ook in zijn oorspronkelijke gefosforyleerde toestand hersteld.
Vierde stap
Deze stap omvat de omzetting van 2 fosfoglyceraat in fosfoenolpyruvaat (PEP). De reactie wordt gekatalyseerd door het enzym enolase.
Enolase werkt door een groep water te verwijderen of het 2 fosfoglyceraat te dehydrateren. De specificiteit van de pocket van het enzym maakt het mogelijk dat de elektronen in het substraat zodanig herschikken dat de resterende fosfaatbinding zeer onstabiel wordt, waardoor het substraat wordt voorbereid voor de volgende reactie.
Stap vijf
De laatste stap van glycolyse zet fosfoënolpyruvaat om in pyruvaat met behulp van het enzym pyruvaatkinase.
Zoals de naam van het enzym suggereert, omvat deze reactie de overdracht van een fosfaatgroep. De fosfaatgroep bevestigd aan de 2'-koolstof van het fosfoenolpyruvaat wordt overgebracht naar een adenosinedifosfaatmolecuul, dat ATP produceert.
Nogmaals, omdat er twee moleculen fosfo-enolpyruvaat zijn, worden hier feitelijk twee moleculen adenosinetrifosfaat of ATP gegenereerd.
Functies van glycolyse
Het glycolyseproces is van vitaal belang voor alle levende organismen, omdat het de procedure weergeeft waarmee cellulaire energie wordt gegenereerd.
Deze generatie energie bevordert de ademhalingsprocessen van de cellen en ook het proces van fermentatie.
De glucose die het lichaam binnenkomt door de consumptie van suikers, heeft een complexe samenstelling.
Door glycolyse is het mogelijk om deze samenstelling te vereenvoudigen en om te zetten in een verbinding waarvan het lichaam kan profiteren voor het genereren van energie..
Door het proces van glycolyse worden vier moleculen ATP gegenereerd. Deze ATP-moleculen zijn de belangrijkste manier waardoor het organisme de energie verkrijgt en de creatie van nieuwe cellen bevordert; Daarom is het genereren van deze moleculen essentieel voor het organisme.
Neurale bescherming
Studies hebben vastgesteld dat glycolyse een belangrijke rol speelt in het gedrag van neuronen.
Onderzoekers van de Universiteit van Salamanca, het Instituut voor Neurowetenschappen van Castilla y Leon en Salamanca University Hospital gevonden dat het verhogen van de glycolyse in neuronen impliceert een haastige dood van deze.
Dit is een gevolg van neuronen die lijden aan wat ze oxidatieve stress hebben genoemd. Hoe lager de glycolyse, hoe groter de antioxidantkracht op de neuronen en hoe groter de overlevingskans.
De implicaties van deze ontdekking kunnen een positieve invloed hebben op studies van ziekten die worden gekenmerkt door neuronale degeneratie, zoals de ziekte van Alzheimer of Parkinson..
referenties
- "Wat is pyruvaat?" In Metabolic Guide. Opgezocht op 11 september 2017 van Metabolic Guide: guiametabolica.org
- "Glucolysis" in het National Cancer Institute. Opgeroepen op 11 september 2017 van het National Cancer Institute: cancer.gov
- Pichel, J. "Vond het mechanisme dat glycolyse en oxidatieve stress in neuronen regelt" (11 juni 2009) in Latijns-Amerikaanse Agentschap voor de verspreiding van wetenschap en technologie. Opgezocht op 11 september 2017 van het Ibero-Amerikaans agentschap voor de verspreiding van wetenschap en technologie: dicyt.com
- "Glucolysis" in Khan Academy. Opgerold op 11 september 2017 van Khan Academy: en.khanacademy.org
- Gonzalez, A. en Raisman, J. "glycolyse: cytosol cycle" (31 augustus 2005) in Hipertextos het gebied van de biologie. Opgehaald op 11 september 2017 van Hypertexts in de biologieregio: biologia.edu.ar
- Smith, J. "What is Glycolysis" (31 mei, 2017) in News Medical. Opgeroepen op 11 september 2017 van News Medical: news-medical.net
- Bailey, L. "10 Steps of Glycolysis" (8 juni 2017) bij Thoughco. Opgehaald op 11 september 2017 van Thoughco: thoughtco.com
- Berg, J., Tymoczko, J. en Stryer, L. "Biochemistry. 5e editie. " In het National Center of Biotechnology Information. Opgeroepen op 11 september 2017 via het National Center of Biotechnology Information: ncbi.nlm.nih.gov
- "Glycerol-3-fosfaatdehydrogenase" in Clínica Universidad de Navarra. Opgehaald op 11 september 2017 van Clínica Universidad de Navarra: cun.es
- "Stappen van cellulaire ademhaling" op Khan Academy. Opgerold op 11 september 2017 van Khan Academy: en.khanacademy.org.