Šiame straipsnyje atidžiau pažvelgsime į aerobinę glikolizę, jos procesus, išanalizuosime etapus ir etapus. Susipažinkime su anaerobine gliukozės oksidacija, sužinokime apie šio proceso evoliucines modifikacijas ir išsiaiškinkime jo biologinę reikšmę.
Kas yra glikolizė
Glikolizė yra viena iš trijų gliukozės oksidacijos formų, kai pats oksidacijos procesas vyksta kartu su energijos išsiskyrimu, kuri kaupiama NADH ir ATP. Glikolizės procese iš gliukozės molekulės gaunamos dvi piruvo rūgšties molekulės.
Glikolizė – tai procesas, vykstantis veikiant įvairiems biologiniams katalizatoriams – fermentams. Pagrindinis oksidatorius yra deguonis - O2, tačiau glikolizės procesai gali vykti jo nesant. Šis glikolizės tipas vadinamas anaerobine glikolize.
Glikolizės procesas, kai nėra deguonies
Anaerobinė glikolizė yra laipsniškas gliukozės oksidacijos procesas, kurio metu gliukozė nėra visiškai oksiduojama. Susidaro viena piruvo rūgšties molekulė. Ir su energijapožiūriu, glikolizė nedalyvaujant deguoniui (anaerobinė) yra mažiau naudinga. Tačiau kai deguonis patenka į ląstelę, anaerobinis oksidacijos procesas gali virsti aerobiniu ir vykti visa forma.
Glikolizės mechanizmai
Glikolizės procesas yra šešių anglies gliukozės skaidymas į trijų anglies piruvatą dviejų molekulių pavidalu. Pats procesas yra padalintas į 5 paruošimo etapus ir 5 etapus, kurių metu energija kaupiama ATP.
2 ir 10 žingsnių glikolizės procesas yra toks:
- 1 etapas, 1 etapas - gliukozės fosforilinimas. Šeštoje gliukozės anglies rūgštyje pats sacharidas aktyvuojamas fosforilinant.
- 2 žingsnis – gliukozės-6-fosfato izomerizacija. Šiame etape fosfogliukozeimerazė kataliziškai paverčia gliukozę į fruktozę-6-fosfatą.
- 3 etapas – Fruktozė-6-fosfatas ir jo fosforilinimas. Šiame etape susidaro fruktozė-1,6-difosfatas (aldolazė), veikiant fosfofruktokinazei-1, kuri lydi fosforilo grupę nuo adenozino trifosforo rūgšties iki fruktozės molekulės.
- 4 veiksmas yra aldolazės skilimo procesas, kad susidarytų dvi triozės fosfato molekulės, būtent eldozė ir ketozė.
- 5 etapas – triozės fosfatai ir jų izomerizacija. Šiame etape gliceraldehido-3-fosfatas siunčiamas į tolesnius gliukozės skilimo etapus, o dihidroksiacetono fosfatas, veikiamas fermento, paverčiamas gliceraldehido-3-fosfatu.
- 2 etapas, 6 etapas (1) – Gliceraldehido-3-fosfatas ir jo oksidacija – etapas, kuriame ši molekulė oksiduojama ir fosforilinama ikidifosfogliceratas-1, 3.
- 7 etapas (2) – skirtas fosfatų grupei perkelti į ADP iš 1,3-difosfoglicerato. Galutiniai šio etapo produktai yra 3-fosfoglicerato ir ATP susidarymas.
- 8 veiksmas (3) – perėjimas nuo 3-fosfoglicerato prie 2-fosfoglicerato. Šis procesas vyksta veikiant fermento fosfoglicerato mutazei. Būtina cheminės reakcijos eigos sąlyga yra magnio (Mg) buvimas.
- 9 veiksmas (4) – 2 fosfogliceritai dehidratuoti.
- 10 etapas (5) – ankstesnių etapų metu gauti fosfatai perkeliami į ADP ir PEP. Energija iš fosfoenulpirovato perduodama ADP. Reakcijai reikia kalio (K) ir magnio (Mg) jonų.
Modifikuotos glikolizės formos
Glikolizės procesą gali lydėti papildoma 1, 3 ir 2, 3-bifosfogliceratų gamyba. 2,3-fosfogliceratas, veikiamas biologinių katalizatorių, gali grįžti į glikolizę ir pereiti į 3-fosfoglicerato formą. Šių fermentų vaidmuo yra įvairus, pavyzdžiui, 2,3-bifosfogliceratas, esantis hemoglobine, skatina deguonies patekimą į audinius, skatina disociaciją ir mažina O2 ir eritrocitų afinitetą.
Daugelis bakterijų įvairiais etapais keičia glikolizės formas, sumažindamos bendrą jų skaičių arba keisdamos jas veikiamos skirtingų fermentų. Nedidelė dalis anaerobų turi kitus angliavandenių skaidymo būdus. Daugelis termofilų iš viso turi tik 2 glikolizės fermentus, tai yra enolazė ir piruvatkinazė.
Glikogenas ir krakmolas, disacharidai irkitų tipų monosacharidai
Aerobinė glikolizė yra procesas, būdingas kitoms angliavandenių rūšims, ypač krakmolui, glikogenui, daugumai disacharidų (manozei, galaktozei, fruktozei, sacharozei ir kt.). Visų rūšių angliavandenių funkcijos paprastai yra skirtos energijos gavimui, tačiau gali skirtis pagal paskirtį, panaudojimą ir pan. Pavyzdžiui, glikogenas yra tinkamas glikogenezei, kuri iš tikrųjų yra fosfolitinis mechanizmas, skirtas energijai gauti iš glikogeno skilimas. Pats glikogenas gali būti laikomas organizme kaip atsarginis energijos š altinis. Pavyzdžiui, gliukozė, gaunama valgio metu, bet neįsisavinama smegenyse, kaupiasi kepenyse ir bus naudojama, kai organizme trūksta gliukozės, siekiant apsaugoti žmogų nuo rimtų homeostazės sutrikimų.
Glikolizės reikšmė
Glikolizė yra unikalus, bet ne vienintelis gliukozės oksidacijos būdas organizme, tiek prokariotų, tiek eukariotų ląstelėje. Glikolizės fermentai yra tirpūs vandenyje. Glikolizės reakcija kai kuriuose audiniuose ir ląstelėse gali vykti tik tokiu būdu, pavyzdžiui, smegenų ir kepenų nefrono ląstelėse. Kiti gliukozės oksidavimo būdai šiuose organuose nenaudojami. Tačiau glikolizės funkcijos ne visur vienodos. Pavyzdžiui, riebalinis audinys ir kepenys virškinimo procese iš gliukozės išgauna reikiamus substratus riebalų sintezei. Daugelis augalų naudoja glikolizę kaip būdą išgauti didžiąją dalį savo energijos.
