גליקוליזה היא מכלול התהליכים שהגוף מבצע באופן אוטומטי. כידוע, האדם זקוק לאנרגיה רבה בכדי שיוכל לבצע את כל הפעילויות היומיומיות שלו, לשם כך עליו לשמור על תזונה טובה המבוססת על ירקות, חלבונים, פירות ומעל לכל, יש לשלב אחד ממקורות האנרגיה החשובים ביותר., למשל, גלוקוז. גלוקוז נכנס לגוף דרך מזון ובצורות כימיות שונות אשר בהמשך יומרו לאחרים, זה קורה מתהליכים מטבוליים שונים.
מה זה גליקוליזה
תוכן עניינים
גליקוליזה מייצגת את הדרך בה הגוף יוזם את פירוק מולקולות הגלוקוז להשגת חומר שיכול לספק אנרגיה לגוף. זהו המסלול המטבולי האחראי על חמצון הגלוקוז, על מנת לרכוש אנרגיה לתא. זה מייצג את הדרך המיידית ביותר לתפוס אנרגיה זו, בנוסף, זהו אחד המסלולים הנבחרים בדרך כלל בתוך חילוף החומרים בפחמימות.
בין תפקידיה הוא ליצור מולקולות בעלות אנרגיה גבוהה NADH ו- ATP כגורם למקור האנרגיה הסלולרית בתהליכי תסיסה ונשימה אירובית.
פונקציה נוספת שמבצע הגליקוליזה היא יצירת פירובט (מולקולה בסיסית בחילוף החומרים התאיים) אשר עוברת למעגל הנשימה התאית כמרכיב של נשימה אירובית. בנוסף, הוא מייצר 3 ו -6 בינוניים של פחמן, המשמשים בדרך כלל בתהליכים תאיים שונים.
גליקוליזה מורכב משני שלבים, כל אחד מהם מורכב מ -5 תגובות. שלב מספר 1 כולל את חמש התגובות הראשונות, ואז מולקולת הגלוקוז המקורית מומרת לשתי מולקולות 3-פוספוגליצראלדהיד.
שלב זה נקרא בדרך כלל השלב המכין, כלומר, זה כאן כאשר הגלוקוז מתחלק לשתי מולקולות של 3 פחמנים כל אחת; המשלב שתי חומצות זרחניות (שתי מולקולות פוספט גליצראלדהיד 3). יתכן גם שגליקוליזה מתרחשת בצמחים, בדרך כלל מידע זה נוטה להסבר ב- glycolysis pdf.
גילוי הגליקוליזה
בשנת 1860 בוצעו המחקרים הראשונים הקשורים לאנזים הגליקוליזה, שהוכנו על ידי לואי פסטר, שגילה כי התסיסה מתרחשת בזכות התערבותם של מיקרואורגניזמים שונים, שנים לאחר מכן, בשנת 1897, גילה אדוארד בוכנר תמצית. תא שעלול לגרום לתסיסה.
בשנת 1905 ניתנה תרומה נוספת לתיאוריה, מכיוון שארתור הארדן וויליאם יאנג קבעו כי השברים התאיים של המסה המולקולרית נחוצים כדי שתסיסה תתקיים, אולם מסות אלה חייבות להיות גבוהות ורגישות לחום, כלומר, עליהן להיות אנזימים..
הם טענו גם כי יש צורך בשבר ציטופלזמי בעל מסה מולקולרית נמוכה ועמידות בחום, כלומר קואנזימים מסוג ATP, ADP ו- NAD +. היו פרטים נוספים שאושרו בשנת 1940 בהתערבותם של אוטו מאירהוף ולואיס ללואר שהצטרפו אליו כעבור כמה שנים. היו להם קשיים בקביעת מסלול התסיסה, כולל תוחלת החיים הקצרה והריכוזים הנמוכים של חומרים ביניים בתגובות גליקוליטיות שתמיד היו מהירות.
יתר על כן, אנזים הגליקוליזה הוכח להתרחש בציטוזול של תאים אוקריוטים ופרוקריוטים, אך בתאי צמח, תגובות גליקוליטיות היו במחזור הקלווין, המתרחש בתוך כלורופלסטים. אורגניזמים קדומים מבחינה פילוגנטית כלולים בשימור מסלול זה, עבורם הוא נחשב לאחד המסלולים המטבוליים העתיקים ביותר. לאחר סיום גליקוליזה זה, תוכלו לדבר בהרחבה על מחזוריו או שלביו.
מחזור גליקוליזה
כפי שהוזכר קודם לכן, יש סדרה של שלבים או מחזורים בגליקוליזה שהם בעלי חשיבות עליונה, אלה הם שלב הוצאת האנרגיה ושלב התועלת האנרגטית, שניתן להסביר כמערכת גליקוליזה או פשוט על ידי רישום כל אחת מתגובות הגליקוליזה. אלה, בתורם, מחולקים לארבעה חלקים או אלמנטים בסיסיים שיוסברו בפירוט להלן.
שלב הוצאת אנרגיה
זהו שלב שאחראי על הפיכת מולקולת גלוקוז לשתי מולקולות גליצראלדהיד, אולם כדי שזה יקרה יש צורך ב -5 שלבים, אלה הקסוקינאז, איזומרז גלוקוז-6-P, פוספרוקטוקינאז, אלדולאז ושלישיה. איזומרז פוספט, שיפורט להלן:
- הקסוקינאז: על מנת להגביר את האנרגיה של גלוקוז, הגליקוליזה חייבת ליצור תגובה, זהו הזרחון של הגלוקוז. כעת, כדי שההפעלה הזו תתקיים, יש צורך בתגובה מזרזת האנזים hexokinase, כלומר העברה של קבוצת פוספט מ- ATP, שניתן להוסיף מקבוצת פוספט לסדרה של מולקולות שהן דומה לגלוקוז, כולל מנוס ופרוקטוז. ברגע שתגובה זו מתרחשת, ניתן להשתמש בה בתהליכים אחרים, אך רק במידת הצורך.
- איזומרז גלוקוז -6-P: זהו שלב חשוב מאוד מכיוון שכאן מוגדרת הגיאומטריה המולקולרית שתשפיע על השלבים הקריטיים בגליקוליזה, הראשונה היא זו שמוסיפה את קבוצת הפוספט לתוצר התגובה., השנייה היא כאשר שתי המולקולות של גליצרלדהיד צריכות להיווצר, אשר, סוף סוף, יהיו מבשרן של פירובט. גלוקוז 6 פוספט הוא isomerized כדי פרוקטוז 6 פוספט בתגובה זו וזה נעשה באמצעות האנזים גלוקוז 6 פוספט איזומרז.
- פוספרוקטוקינאז: בתהליך זה של גליקוליזה, הזרחון של פוספט פרוקטוז 6 מתבצע בפחמן 1, בנוסף, ההוצאה של ATP מתבצעת באמצעות האנזים פוספרוקטוקינאז 1, הידוע יותר בשם PFK1.
בשל כל האמור לעיל, לפוספט יש אנרגיית הידרוליזה נמוכה ותהליך בלתי הפיך, ולבסוף השגת מוצר הנקרא פרוקטוז 1,6 ביספוספט. האיכות הבלתי הפיכה היא הכרחית מכיוון שהיא הופכת אותה לנקודת בקרה לגליקוליזה, ולכן היא ממוקמת בזה ולא בתגובה הראשונה, מכיוון שישנם מצעים אחרים מלבד גלוקוזה שמצליחים להיכנס לגליקוליזה.
- אלדלאז: אנזים זה מפרק פרוקטוז 1,6 ביספוספט לשתי מולקולות בעלות 3 פחמן הנקראות טריוזות, מולקולות אלה נקראות פוספט דיהידרוקסי אצטון וגליצרלדהיד 3 פוספט. הפסקה זו נעשית הודות לעיבוי אלדול, אגב, הפיך.
לתגובה זו מאפיין עיקרי שלה אנרגיה חופשית בין 20 ל 25 Kj / mol וזה לא קורה בתנאים רגילים, אפילו פחות ספונטניים, אבל כשמדובר בתנאים תאיים, האנרגיה החופשית קטנה, זה בגלל שיש ריכוז נמוך של מצעים ודווקא זה הופך את התגובה להפיכה.
- איזומרז פוספט טריושי: בתהליך גליקוליזה זה, קיימת אנרגיה חופשית סטנדרטית וחיובית, הדבר מייצר תהליך שאינו מועדף, אך מייצר אנרגיה חופשית שלילית, הדבר הופך את היווצרות ה- G3P לכיוון המועדף. בנוסף, יש לקחת בחשבון שהיחיד שיכול לעקוב אחר השלבים הנותרים של הגליקוליזה הוא פוספט גליצראלדהיד 3, ולכן המולקולה האחרת שנוצרת על ידי תגובת הפוספט הדיהידרוקסי אצטון מומרת לפוספט גליצראלדהיד 3.
ישנם שני יתרונות בזרחון של גלוקוז, הראשון מבוסס על הפיכת הגלוקוז לסוכן מטבולי תגובתי, והשני הוא שהושג כי פוספט גלוקוז 6 אינו יכול לחצות את קרום התא, שונה מאוד מגלוקוז. מכיוון שיש לו מטען שלילי שמספקת קבוצת הפוספט למולקולה, באופן זה, זה הופך אותו למורכב יותר למעבר. כל זה מונע מאובדן מצע האנרגיה של התא.
יתר על כן, לפרוקטוז יש מרכזי אלוסטורים שרגישים לריכוזים של חומרי ביניים כגון חומצות שומן וציטראט. בתגובה זו משתחרר האנזים פוספרוקטוקינאז 2, האחראי על זרחון בפחמן 2 ויסותו.
בשלב זה, רק ATP נצרך בשלב הראשון והשלישי, בנוסף, יש לזכור בשלב הרביעי, נוצרת מולקולה של גליצראלדהיד -3 פוספט, אך בתגובה זו נוצרת מולקולה שנייה. עם זאת יש להבין כי משם, כל התגובות הבאות מתרחשות פעמיים, זה נובע משתי מולקולות גליצראלדהיד שנוצרות מאותו שלב.
שלב תועלת אנרגטית
בעוד שנצרכת אנרגיית ATP בשלב הראשון, בשלב זה גליצראלדהיד הופך למולקולה עם יותר אנרגיה, ולכן לבסוף מתקבל יתרון סופי: 4 מולקולות ATP. כל אחת מתגובות הגליקוליזה מוסברת בסעיף זה:
- גליצראלדהיד -3 פוספט דהידרוגנאז: בתגובה זו מחמצן פוספט גליצראלדהיד 3 באמצעות NAD +, רק אז ניתן להוסיף למולקולה יון פוספט, שמבוצע על ידי האנזים גליצראלדהיד 3 פוספט דהידרוגנאז בחמישה צעדים., מגדיל את האנרגיה הכוללת של התרכובת.
- קינאז פוספוגליצרט: בתגובה זו, האנזים פוספוגליצרט קינאז מצליח להעביר את קבוצת הפוספט של 1,3 ביספוספוגליצרט למולקולת ADP, זה מייצר את מולקולת ה- ATP הראשונה במסלול יתרונות האנרגיה. מכיוון שהגלוקוז הופך לשתי מולקולות גליצראלדהיד, 2 ATP מוחזר בשלב זה.
- מוטאז פוספוגליצרט: מה שקורה בתגובה זו הוא השינוי במיקום של פוספט C3 ל- C2, שניהם אנרגיות דומות מאוד והפיכות עם שינויים באנרגיה חופשית שקרובה לאפס. כאן הפוספוגליצרט 3 המתקבל מהתגובה הקודמת מומר ל 2 פוספוגליקרט, אולם האנזים המזרז תגובה זו הוא מוטאז פוספוגליצרט.
- אנולאז: אנזים זה נותן יצירת קשר כפול ב 2 פוספוגליקרט, זה גורם לחיסול מולקולת מים שנוצרה על ידי מימן מ- C2 ו- OH מ- C3 ובכך נוצר פוספונולפירובט.
- פיראזוב קינאז: כאן מתרחש דה-זרחן של זרחן-פירובט, אז מתקבל האנזים פירובט ו- ATP, תגובה בלתי הפיכה המתרחשת מפיארובט קינאז (אנזים, אגב, תלוי באשלגן ו מגנזיום.
מוצרים של גליקוליזה
מכיוון שהכיוון המטבולי של חומרי הביניים בתגובות תלוי בצרכים הסלולריים, כל מתווך יכול להיחשב כמוצרי התגובות, ואז כל מוצר יהיה (לפי התגובות שהוסברו קודם) כדלקמן:
- פוספט גלוקוז 6
- פרוקטוז 6 פוספט
- פרוקטוז 1,6 ביספוספט
- פוספט דיהידרוקסי אצטון
- גליצראלדהיד 3 פוספט
- 1,3 bisphosphoglycerate
- 3 פוספוגליצרט
- 2 פוספוגליצרט
- פוספואנולפירובט
- פירובט
גלוקונאוגנזה
זהו מסלול אנאבולי בו סינתזת הגליקוגן מתרחשת דרך מבשר פשוט, זהו גלוקוז 6 פוספט. גליקוגנזה מתרחשת בכבד ובשריר, אך מתרחשת במידה פחותה אצל האחרונים. הוא מופעל באמצעות אינסולין בתגובה לרמות גלוקוז גבוהות, העלולות להתרחש לאחר אכילת מזונות המכילים פחמימות.
גלוקונאוגנזה נוצרה על ידי שילוב יחידות גלוקוז חוזרת, אשר באות בצורת UDP-גלוקוז אל הגליקוגן מפצל שהיו קיימים קודם לכן ואשר מושתתת על חלבוני glycogenin, אשר נוצר על ידי שתי רשתות autoglicosilan וכי בנוסף, הם יכולים להצטרף לשרשראות שלהם לאוקטמן של גלוקוז.
