Glykolyse ist die gesamte Reihe von Prozessen, die der Körper automatisch ausführt. Bekanntlich braucht der Mensch viel Energie, um alle seine täglichen Aktivitäten ausführen zu können. Dazu muss er eine gute Ernährung auf der Basis von Gemüse, Proteinen, Früchten aufrechterhalten und vor allem eine der wichtigsten Energiequellen einbeziehen zum Beispiel Glukose. Glukose gelangt über die Nahrung in den Körper und in verschiedenen chemischen Formen, die später in andere umgewandelt werden. Dies geschieht durch verschiedene Stoffwechselprozesse.
Was ist Glykolyse?
Inhaltsverzeichnis
Die Glykolyse stellt die Art und Weise dar, wie der Körper den Abbau von Glukosemolekülen initiiert, um eine Substanz zu erhalten, die dem Körper Energie liefern kann. Dies ist der Stoffwechselweg, der für die Oxidation von Glukose verantwortlich ist, um Energie für die Zelle zu gewinnen. Es stellt den unmittelbarsten Weg dar, diese Energie zu erfassen. Darüber hinaus ist es einer der Wege, die im Allgemeinen im Kohlenhydratstoffwechsel gewählt werden.
Zu seinen Funktionen gehört die Erzeugung energiereicher Moleküle NADH und ATP als Ursache für den Ursprung der zellulären Energie in den Fermentations- und aeroben Atmungsprozessen.
Eine weitere Funktion der Glykolyse ist die Bildung von Pyruvat (einem Grundmolekül im Zellstoffwechsel), das als Element der aeroben Atmung in den Zyklus der Zellatmung übergeht. Darüber hinaus werden 3 und 6 Kohlenstoffzwischenprodukte erzeugt, die üblicherweise in verschiedenen zellulären Prozessen verwendet werden.
Die Glykolyse besteht aus 2 Stufen, jede besteht aus 5 Reaktionen. Stufe Nummer 1 umfasst die ersten fünf Reaktionen, dann wird das ursprüngliche Glucosemolekül in zwei 3-Phosphoglycerinaldehydmoleküle umgewandelt.
Diese Stufe wird allgemein als präparative Stufe bezeichnet, dh hier wird Glucose in zwei Moleküle mit jeweils 3 Kohlenstoffen aufgeteilt; Einbau von zwei Phosphorsäuren (zwei Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat). Es ist auch möglich, dass Glykolyse in Pflanzen auftritt. Im Allgemeinen werden diese Informationen in der Glykolyse-PDF erklärt.
Entdeckung der Glykolyse
1860 wurden die ersten Studien zum Enzym Glykolyse durchgeführt, die von Louis Pasteur ausgearbeitet wurden, der entdeckte, dass die Fermentation durch die Intervention verschiedener Mikroorganismen erfolgt. Jahre später, 1897, entdeckte Eduard Buchner einen Extrakt Zelle, die Fermentation verursachen könnte.
1905 wurde ein weiterer Beitrag zur Theorie geleistet, als Arthur Harden und William Young feststellten, dass die zellulären Anteile der Molekularmasse für die Fermentation notwendig sind. Diese Massen müssen jedoch hoch und wärmeempfindlich sein, dh sie müssen Enzyme sein.
Sie behaupteten auch, dass eine cytoplasmatische Fraktion mit einer niedrigen Molmasse und Wärmebeständigkeit benötigt wird, dh Coenzyme vom Typ ATP, ADP und NAD +. Weitere Einzelheiten wurden 1940 durch die Intervention von Otto Meyerhof und Luis Leloir bestätigt, die einige Jahre später zu ihm stießen. Sie hatten einige Schwierigkeiten, den Fermentationsweg zu bestimmen, einschließlich der kurzen Lebensdauer und der geringen Konzentration von Zwischenprodukten bei glykolytischen Reaktionen, die immer schnell endeten.
Darüber hinaus wurde gezeigt, dass das Glykolyseenzym im Cytosol von eukaryotischen und prokaryotischen Zellen auftritt, aber in Pflanzenzellen waren glykolytische Reaktionen im Calvin-Zyklus, der innerhalb von Chloroplasten auftritt. Phylogenetisch alte Organismen sind an der Erhaltung dieses Weges beteiligt, weshalb er als einer der ältesten Stoffwechselwege gilt. Sobald diese zusammenfassende Glykolyse abgeschlossen ist, können Sie ausführlich über ihre Zyklen oder Phasen sprechen.
Glykolysezyklus
Wie bereits erwähnt, gibt es eine Reihe von Phasen oder Zyklen in der Glykolyse, die von größter Bedeutung sind. Dies sind die Energieverbrauchsphase und die Energievorteilsphase, die als Glykolyse-Schema oder erklärt werden können einfach durch Auflisten jeder der Glykolyse-Reaktionen. Diese wiederum sind in 4 Teile oder grundlegende Elemente unterteilt, die im Folgenden ausführlich erläutert werden.
Phase des Energieverbrauchs
Es ist eine Phase, die für die Umwandlung eines Glucosemoleküls in zwei Glycerinaldehydmoleküle verantwortlich ist. Dazu sind jedoch 5 Schritte erforderlich: Hexokinase, Glucose-6-P-Isomerase, Phosphofructokinase, Aldolase und Triose. Phosphatisomerase, die nachstehend detailliert beschrieben wird:
- Hexokinase: Um die Energie von Glucose zu erhöhen, muss die Glykolyse eine Reaktion hervorrufen, dies ist die Phosphorylierung von Glucose. Damit diese Aktivierung stattfinden kann, ist eine durch das Hexokinaseenzym katalysierte Reaktion erforderlich, dh ein Transfer einer Phosphatgruppe von ATP, die von einer Phosphatgruppe zu einer Reihe von Molekülen hinzugefügt werden kann ähnlich wie Glucose, einschließlich Mannose und Fructose. Sobald diese Reaktion auftritt, kann sie in anderen Prozessen verwendet werden, jedoch nur bei Bedarf.
- Glucose-6-P-Isomerase: Dies ist ein sehr wichtiger Schritt, da hier die Molekülgeometrie definiert wird, die die kritischen Phasen der Glykolyse beeinflusst. Die erste ist diejenige, die die Phosphatgruppe zum Reaktionsprodukt hinzufügt Das zweite ist, wenn die beiden Glycerinaldehydmoleküle erzeugt werden, die letztendlich die Vorläufer von Pyruvat sein werden. Glucose-6-Phosphat wird bei dieser Reaktion zu Fructose-6-Phosphat isomerisiert, und zwar über das Enzym Glucose-6-Phosphat-Isomerase.
- Phosphofructokinase: Bei diesem Prozess der Glykolyse wird die Phosphorylierung von Fructose 6-Phosphat an Kohlenstoff 1 durchgeführt. Zusätzlich wird der Aufwand für ein ATP über das Enzym Phosphofructokinase 1, besser bekannt als PFK1, ausgeführt.
Aufgrund all dessen hat Phosphat eine niedrige Hydrolyseenergie und einen irreversiblen Prozess, wodurch schließlich ein Produkt namens Fructose 1,6-Bisphosphat erhalten wird. Die irreversible Qualität ist unerlässlich, da sie zu einem Glykolyse-Kontrollpunkt wird. Deshalb wird sie in diese und nicht in die erste Reaktion eingebracht, da es neben Glukose noch andere Substrate gibt, die in die Glykolyse gelangen können.
- Aldolase: Dieses Enzym schafft es, Fructose-1,6-bisphosphat in zwei 3-Kohlenstoff-Moleküle zu zerlegen, die als Trios bezeichnet werden. Diese Moleküle werden als Dihydroxyacetonphosphat und Glycerinaldehyd-3-phosphat bezeichnet. Diese Unterbrechung erfolgt dank einer Aldolkondensation, die übrigens reversibel ist.
Diese Reaktion hat als Hauptmerkmal eine freie Energie zwischen 20 und 25 Kj / mol und diese tritt unter normalen Bedingungen nicht auf, noch weniger spontan, aber wenn es um intrazelluläre Bedingungen geht, ist die freie Energie gering, weil es eine gibt geringe Konzentration an Substraten und genau dies macht die Reaktion reversibel.
- Triose-Phosphat-Isomerase: In diesem Glykolyseprozess gibt es eine Standard- und positive freie Energie, dies erzeugt einen Prozess, der nicht bevorzugt wird, sondern eine negative freie Energie erzeugt, wodurch die Bildung von G3P in die bevorzugte Richtung erfolgt. Darüber hinaus muss berücksichtigt werden, dass das einzige, das den verbleibenden Schritten der Glykolyse folgen kann, Glycerinaldehyd-3-phosphat ist, sodass das andere Molekül, das durch die Dihydroxyacetonphosphat-Reaktion erzeugt wird, in Glycerinaldehyd-3-phosphat umgewandelt wird.
Die Phosphorylierung von Glucose bietet zwei Vorteile: Der erste beruht darauf, dass Glucose zu einem reaktiven Stoffwechselmittel wird, und der zweite darin, dass erreicht wird, dass Glucose-6-phosphat die Zellmembran nicht passieren kann, was sich stark von Glucose unterscheidet Da es eine negative Ladung aufweist, die die Phosphatgruppe dem Molekül zur Verfügung stellt, erschwert es auf diese Weise die Kreuzung. All dies verhindert, dass das Energiesubstrat der Zelle verloren geht.
Darüber hinaus weist Fructose allosterische Zentren auf, die gegenüber Konzentrationen von Zwischenprodukten wie Fettsäuren und Citrat empfindlich sind. Bei dieser Reaktion wird das Enzym Phosphofructokinase 2 freigesetzt, das für die Phosphorylierung an Kohlenstoff 2 und dessen Regulierung verantwortlich ist.
In diesem Schritt wird im ersten und dritten Schritt nur ATP verbraucht, außerdem sollte im vierten Schritt daran erinnert werden, dass ein Molekül Glycerinaldehyd-3-phosphat erzeugt wird, bei dieser Reaktion jedoch ein zweites Molekül erzeugt wird. Dabei versteht es sich, dass von dort aus alle folgenden Reaktionen zweimal ablaufen, was auf 2 Glycerinaldehydmoleküle zurückzuführen ist, die aus derselben Phase erzeugt werden.
Energie-Nutzen-Phase
Während ATP-Energie in der ersten Phase verbraucht wird, wird Glycerinaldehyd in dieser Phase zu einem Molekül mit mehr Energie, so dass schließlich ein letzter Vorteil erzielt wird: 4 ATP-Moleküle. Jede der Glykolyse-Reaktionen wird in diesem Abschnitt erläutert:
- Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase: Bei dieser Reaktion wird Glycerinaldehyd- 3-phosphat unter Verwendung von NAD + oxidiert. Erst dann kann dem Molekül ein Phosphation hinzugefügt werden, das auf diese Weise vom Enzym Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase in 5 Schritten ausgeführt wird erhöht die Gesamtenergie der Verbindung.
- Phosphoglyceratkinase: Bei dieser Reaktion gelingt es dem Enzym Phosphoglyceratkinase, die Phosphatgruppe von 1,3-Bisphosphoglycerat auf ein ADP-Molekül zu übertragen. Dadurch entsteht das erste ATP-Molekül auf dem Weg der Energievorteile. Da Glucose in zwei Glycerinaldehydmoleküle umgewandelt wird, wird in dieser Phase 2 ATP gewonnen.
- Phosphoglyceratmutase: Was bei dieser Reaktion passiert, ist die Änderung der Position von Phosphat C3 zu C2. Beide sind sehr ähnliche und reversible Energien mit Schwankungen der freien Energie nahe Null. Hier wird das aus der vorherigen Reaktion erhaltene 3-Phosphoglycerat in 2-Phosphoglycerat umgewandelt, das Enzym, das diese Reaktion katalysiert, ist jedoch Phosphoglyceratmutase.
- Enolase: Dieses Enzym sorgt für die Bildung von Doppelbindungen in 2 Phosphoglyceraten. Dadurch wird ein Wassermolekül, das durch Wasserstoff aus C2 und OH aus C3 gebildet wurde, entfernt, wodurch Phosphoenolpyruvat entsteht.
- Pyruvatkinase: Hier findet die Dephosphorylierung von Phosphoenolpyruvat statt. Dann werden das Enzym Pyruvat und ATP erhalten, eine irreversible Reaktion, die von Pyruvatkinase (einem Enzym, das übrigens von Kalium und Kalium abhängig ist) ausgeht Magnesium.
Produkte der Glykolyse
Da die metabolische Richtung der Zwischenprodukte in den Reaktionen von den zellulären Bedürfnissen abhängt, kann jeder Zwischenprodukt als Produkt der Reaktionen betrachtet werden. Dann wäre jedes Produkt (in der Reihenfolge gemäß den zuvor erläuterten Reaktionen) wie folgt:
- Glucose 6 Phosphat
- Fruktose 6 Phosphat
- Fruktose 1,6 Bisphosphat
- Dihydroxyacetonphosphat
- Glycerinaldehyd-3-phosphat
- 1,3-Bisphosphoglycerat
- 3 Phosphoglycerat
- 2 Phosphoglycerat
- Phosphoenolpyruvat
- Pyruvat
Glukoneogenese
Es ist ein anaboler Weg, auf dem die Glykogensynthese über einen einfachen Vorläufer erfolgt, dies ist Glucose-6-phosphat. Die Glykogenese findet in Leber und Muskel statt, in letzterem jedoch in geringerem Maße. Es wird durch Insulin als Reaktion auf hohe Glukosespiegel aktiviert, die nach dem Verzehr von kohlenhydrathaltigen Lebensmitteln auftreten können.
Die Glukoneogenese wird durch Einbau wiederholter Glukoseeinheiten erzeugt, die in Form von UDP-Glukose in ein zuvor vorhandenes Splitterglykogen vorliegen und auf den Glykogeninproteinen basieren, die von zwei Ketten Autoglicosilan gebildet werden und dass sie zusätzlich ihre Ketten an ein Oktamer Glucose binden können.
