Šajā rakstā mēs sīkāk aplūkosim aerobo glikolīzi, tās procesus un analizēsim posmus un posmus. Iepazīsimies ar glikozes anaerobo oksidēšanos, uzzināsim par šī procesa evolucionārajām modifikācijām un noteiksim tā bioloģisko nozīmi.
Kas ir glikolīze
Glikolīze ir viena no trim glikozes oksidēšanās formām, kurā pašu oksidēšanās procesu pavada enerģijas izdalīšanās, kas tiek uzkrāta NADH un ATP. Glikolīzes procesā no glikozes molekulas iegūst divas pirovīnskābes molekulas.
Glikolīze ir process, kas notiek dažādu bioloģisko katalizatoru – enzīmu ietekmē. Galvenais oksidētājs ir skābeklis - O2, tomēr glikolīzes procesi var noritēt arī bez tā. Šo glikolīzes veidu sauc par anaerobo glikolīzi.
Glikolīzes process bez skābekļa
Anaerobā glikolīze ir pakāpenisks glikozes oksidācijas process, kurā glikoze netiek pilnībā oksidēta. Izveidojas viena pirovīnskābes molekula. Un ar enerģijuNo viedokļa glikolīze bez skābekļa līdzdalības (anaerobā) ir mazāk labvēlīga. Taču, kad šūnā nonāk skābeklis, anaerobās oksidācijas process var pārvērsties aerobā un noritēt pilnā formā.
Glikolīzes mehānismi
Glikolīzes process ir sešu oglekļa glikozes sadalīšanās par trīs oglekļa piruvātu divu molekulu veidā. Pats process ir sadalīts 5 sagatavošanas posmos un 5 posmos, kuros enerģija tiek uzkrāta ATP.
Glikolīzes process, kas sastāv no 2 soļiem un 10 soļiem, ir šāds:
- 1 posms, 1. posms - glikozes fosforilēšana. Sestajā oglekli glikozē pats saharīds tiek aktivizēts fosforilējot.
- 2. darbība – glikozes-6-fosfāta izomerizācija. Šajā posmā fosfoglikozeimerāze katalītiski pārvērš glikozi par fruktozes-6-fosfātu.
- 3. posms – Fruktoze-6-fosfāts un tā fosforilēšana. Šis solis sastāv no fruktozes-1,6-difosfāta (aldolāzes) veidošanās, iedarbojoties fosfofruktokināzei-1, kas pavada fosforilgrupu no adenozīntrifosforskābes līdz fruktozes molekulai.
- 4. darbība ir aldolāzes šķelšanās process, veidojot divas triozes fosfāta molekulas, proti, eldozi un ketozi.
- 5.posms - triozes fosfāti un to izomerizācija. Šajā posmā gliceraldehīda-3-fosfāts tiek nosūtīts uz turpmākajām glikozes sadalīšanās stadijām, un dihidroksiacetona fosfāts fermenta ietekmē tiek pārveidots par gliceraldehīda-3-fosfātu.
- 2 posms, 6. posms (1) - gliceraldehīda-3-fosfāts un tā oksidēšana - stadija, kurā šī molekula tiek oksidēta un fosforilēta līdzdifosfoglicerāts-1, 3.
- 7. posms (2) – paredzēts fosfātu grupas pārnešanai uz ADP no 1,3-difosfoglicerāta. Šī posma galaprodukti ir 3-fosfoglicerāta un ATP veidošanās.
- 8. darbība (3) - pāreja no 3-fosfoglicerāta uz 2-fosfoglicerātu. Šis process notiek enzīma fosfoglicerāta mutāzes ietekmē. Ķīmiskās reakcijas plūsmas priekšnoteikums ir magnija (Mg) klātbūtne.
- 9. darbība (4) - 2 fosfogliceri ir dehidrēti.
- 10. posms (5) - iepriekšējo posmu rezultātā iegūtie fosfāti tiek pārnesti uz ADP un PEP. Enerģija no fosfoenulpirovāta tiek pārnesta uz ADP. Reakcijai nepieciešama kālija (K) un magnija (Mg) jonu klātbūtne.
Modificētas glikolīzes formas
Glikolīzes procesu var pavadīt papildus 1, 3 un 2, 3-bifosfoglicerātu ražošana. 2,3-fosfoglicerāts bioloģisko katalizatoru ietekmē spēj atgriezties glikolīzē un pāriet 3-fosfoglicerāta formā. Šo enzīmu loma ir dažāda, piemēram, 2,3-bifosfoglicerāts, atrodoties hemoglobīnā, izraisa skābekļa nokļūšanu audos, veicinot disociāciju un pazeminot O2 un eritrocītu afinitāti.
Daudzas baktērijas maina glikolīzes formas dažādos posmos, samazinot to kopējo skaitu vai modificējot tās dažādu enzīmu ietekmē. Nelielai daļai anaerobu ir citas ogļhidrātu sadalīšanas metodes. Daudziem termofiliem vispār ir tikai 2 glikolīzes enzīmi, tie ir enolāze un piruvāta kināze.
Glikogēns un ciete, disaharīdi uncita veida monosaharīdi
Aerobā glikolīze ir process, kas raksturīgs citiem ogļhidrātu veidiem, un jo īpaši tas ir raksturīgs cietei, glikogēnam, lielākajai daļai disaharīdu (manozei, galaktozei, fruktozei, saharozei un citiem). Visu veidu ogļhidrātu funkcijas parasti ir vērstas uz enerģijas iegūšanu, taču tās var atšķirties atkarībā no to mērķa, izmantošanas utt. specifikas. Piemēram, glikogēns ir pakļauts glikoģenēzei, kas patiesībā ir fosfolītisks mehānisms, kura mērķis ir iegūt enerģiju no glikogēna sadalīšanās. Pats glikogēns organismā var uzkrāties kā rezerves enerģijas avots. Tā, piemēram, ēdienreizes laikā iegūtā, bet smadzenēs neuzsūcas glikoze uzkrājas aknās un tiks izmantota, ja organismā trūkst glikozes, lai pasargātu cilvēku no nopietniem homeostāzes traucējumiem.
Glikolīzes nozīme
Glikolīze ir unikāls, bet ne vienīgais glikozes oksidācijas veids organismā – gan prokariotu, gan eikariotu šūnā. Glikolīzes fermenti ir ūdenī šķīstoši. Glikolīzes reakcija dažos audos un šūnās var notikt tikai šādā veidā, piemēram, smadzeņu un aknu nefronu šūnās. Citi glikozes oksidēšanas veidi šajos orgānos netiek izmantoti. Tomēr glikolīzes funkcijas ne visur ir vienādas. Piemēram, taukaudi un aknas gremošanas procesā no glikozes iegūst nepieciešamos substrātus tauku sintēzei. Daudzi augi izmanto glikolīzi, lai iegūtu lielāko daļu savas enerģijas.
