Гліколіз

Гліколіз, що перекладається як «розщеплення цукрів», — це процес вивільнення енергії всередині цукрів. Під час гліколізу шестивуглецевий цукор, відомий як глюкоза , розщеплюється на дві молекули трьохвуглецевого цукру, який називається піруватом. Цей багатоетапний процес дає дві молекули АТФ, що містять вільну енергію , дві молекули пірувату, дві високоенергетичні молекули NADH, що несуть електрони, і дві молекули води.

Гліколіз

• Гліколіз – це процес розщеплення глюкози.
• Гліколіз може відбуватися як з киснем, так і без нього.
• Під час гліколізу утворюється дві молекули пірувату , дві молекули АТФ , дві молекули NADH і дві молекули води .
• Гліколіз відбувається в цитоплазмі .
• У розщепленні цукру беруть участь 10 ферментів. 10 етапів гліколізу організовані за порядком, у якому певні ферменти діють на систему.

Гліколіз може відбуватися з киснем або без нього. У присутності кисню гліколіз є першою стадією клітинного дихання . За відсутності кисню гліколіз дозволяє клітинам виробляти невелику кількість АТФ за допомогою процесу бродіння.

Гліколіз відбувається в цитозолі цитоплазми клітини . Під час гліколізу утворюється сітка з двох молекул АТФ (дві використовуються під час процесу, а чотири виробляються). Дізнайтеся більше про 10 етапів гліколізу нижче.

Крок 1

Фермент гексокіназа фосфорилює або додає фосфатну групу до глюкози в цитоплазмі клітини . У процесі фосфатна група з АТФ переноситься на глюкозу, утворюючи глюкозо-6-фосфат або G6P. Під час цієї фази витрачається одна молекула АТФ.

Крок 2

Фермент фосфоглюкомутаза ізомеризує G6P в його ізомер фруктозо-6-фосфат або F6P. Ізомери мають однакову молекулярну формулу один з одним, але різне розміщення атомів.

Крок 3

Кіназа фосфофруктокіназа використовує іншу молекулу АТФ для перенесення фосфатної групи до F6P з метою утворення фруктозо-1,6-бісфосфату або FBP. На даний момент використано дві молекули АТФ.

Крок 4

Фермент альдолаза розщеплює 1,6-бісфосфат фруктози на кетон і молекулу альдегіду. Ці цукри, дигідроксіацетонфосфат (DHAP) і гліцеральдегід-3-фосфат (GAP), є ізомерами один одного.

Крок 5

Фермент триозофосфатізомераза швидко перетворює DHAP в GAP (ці ізомери можуть взаємоперетворюватися). GAP є субстратом, необхідним для наступного етапу гліколізу.

Крок 6

Фермент гліцеральдегід-3-фосфатдегідрогеназа (GAPDH) виконує дві функції в цій реакції. По-перше, він дегідрує GAP шляхом перенесення однієї з його молекул водню (H⁺) до окислювача нікотинамідаденіндинуклеотиду (NAD⁺) з утворенням NADH + H⁺.

Далі GAPDH додає фосфат із цитозолю до окисленого GAP з утворенням 1,3-бісфосфогліцерату (BPG). Обидві молекули GAP, отримані на попередньому етапі, проходять процес дегідрування та фосфорилювання.

Крок 7

Фермент фосфогліцерокіназа переносить фосфат з BPG на молекулу АДФ з утворенням АТФ. Це відбувається з кожною молекулою BPG. Ця реакція дає дві молекули 3-фосфогліцерату (3 PGA) і дві молекули АТФ.

Крок 8

Фермент фосфогліцеромутаза переміщує P двох молекул 3 PGA з третього на другий вуглець з утворенням двох молекул 2-фосфогліцерату (2 PGA).

Крок 9

Фермент енолаза видаляє молекулу води з 2-фосфогліцерату з утворенням фосфоенолпірувату (PEP). Це відбувається для кожної молекули 2 PGA з кроку 8.

Крок 10

Фермент піруваткіназа переносить P від ​​PEP до ADP з утворенням пірувату та АТФ. Це відбувається з кожною молекулою PEP. Ця реакція дає дві молекули пірувату та дві молекули АТФ.

ГЛІКОЛІЗ

ГЛІКОЛІЗ (лат. glycolysis < грец. glykys — солодкий + lysis — розпад, розкладання) — складний багатоступеневий процес, під час якого молекула глюкози в дев’яти послідовних ферментативних реакціях розщеплюється до двох молекул піровіноградної кислоти. Протягом цієї послідовності реакцій значна частина енергії, що вивільняється з молекули глюкози, витрачається на утворення чотирьох молекул АТФ, дві з яких використовуються для компенсації витрат на активацію гексоз. Якщо гліколітичному розщепленню підлягає глікоген, процес має назву глікогеноліз. Реакції Г. відбуваються в усіх тканинах організму. При цьому в скелетних м’язах процеси Г. і глікогенолізу виражені однаково, а в головному мозку та серцевому м’язі переважає Г. Обидва процеси починаються з утворення глюкозо-6-фосфату. Відмінність між ними полягає лише у способі його утворення. При Г. глюкозо-6-фосфат утворюється внаслідок фосфорилювання глюкози. При цьому витрачається одна молекула АТФ. При глікогенолізі відбувається фосфороліз глікогену за участю фосфату неорганічного з утворенням глюкозо-1-фосфату, який далі ізомеризується на глюкозо-6-фосфат. Подальші перетворення глюкозо-6-фосфату відбуваються однаково як при Г., так і при глікогенолізі. Г. є центральним шляхом катаболізму глюкози у різних організмів та у клітинах різного типу. Г. — також основний шлях катаболізму фруктози і галактози, що надходять в організм із їжею. Продукт Г. — піровиноградна кислота — може бути використана по-різному, залежно від умов. В аеробних умовах Г. становить першу стадію повного розщеплення глюкози до СО₂ та води. В анаеробних умовах піровиноградна кислота відновлюється до молочної кислоти. Значення Г. — забезпечення організму енергією в умовах недостатнього постачання киснем. Останнє має велике значення для скелетних м’язів, інтенсивність роботи яких не залежить від надходження кисню. За рахунок Г. забезпечується близько 90% енергетичних потреб еритроцитів. В еритроцитах Г. закінчується утворенням молочної кислоти незалежно від умов, оскільки в цих клітинах відсутні мітохондрії, які містять ферменти аеробного окиснення піровиноградної кислоти. Проміжний метаболіт Г. — 1,3-дифосфогліцерат — в еритроцитах бере участь у регуляції дисоціації кисню з оксигемоглобіну та виходу кисню в тканини. Крім скелетних м’язів та еритроцитів, деякі інші тканини (мозок, мозковий шар надниркових залоз, сітківка, шкіра) також використовують у нормі енергію Г. з утворенням молочної кислоти. Печінка, нирки та серцевий м’яз у нормі утилізують молочну кислоту, але в умовах гіпоксії здатні її утворювати. Завдяки Г. тканини з високою гліколітичною активністю (напр. скелетні м’язи) здатні підтримувати активність у період кисневого голодування. У серцевому м’язі, адаптованому до роботи в аеробних умовах, можливості анаеробного розщеплення глюкози обмежені, що робить його чутливим до порушення кровопостачання (ішемія). У ракових клітинах швидкість Г. значно перевищує швидкість циклу трикарбонових кислот (див. Цикл трикарбонових кислот), що викликає підвищення вмісту молочної кислоти і локальне підвищення кислотності у тканині пухлини. Цю особливість метаболізму іноді використовують у терапії пацієнтів з деякими формами пухлин.

Біологічна хімія / Л.М. Вороніна, В.Ф. Десенко, Н.М. Мадієвська та ін. — Х., 2000; Гонський Я.І., Максимчук Т.П. Біохімія людини. — Тернопіль, 2001; Губський Ю.І. Біологічна хімія. — К. –Тернопіль, 2000.

Інші статті автора