Аеробне реакције гликолизе и судбина гликолитичких посредника



Тхе аеробна гликолиза дефинише се као употреба вишка глукозе која се не прерађује оксидативном фосфорилацијом у правцу формирања "ферментативних" производа, чак иу условима високих концентрација кисеоника и упркос паду енергетске ефикасности.

Обично се налази у ткивима са високом пролиферативном стопом, чија је потрошња глукозе и кисеоника висока. Примери овога су ћелије тумора рака, неке паразитске ћелије крви сисара и чак ћелије неких подручја мозга сисара..

Енергија екстрахована катаболизмом глукозе је конзервирана у облику АТП и НАДХ, који се користе низводно у различитим метаболичким путевима.

Током аеробне гликолизе, пируват је усмерен ка Кребсовом циклусу и транспортном ланцу електрона, али се такође обрађује ферментационим путем за регенерацију НАД + без додатне производње АТП, који завршава формирањем лактата..

Аеробна или анаеробна гликолиза јавља се углавном у цитосолу, са изузетком организама као што су трипаносоматиди, који поседују специјализоване гликолитичне органеле познате као гликозоми..

Гликолиза је један од најпознатијих метаболичких путева. У потпуности су га формулисале тридесете године Густав Ембден и Отто Меиерхоф, који су проучавали пут у скелетним мишићним ћелијама. Међутим, аеробна гликолиза је позната као Варбург ефекат од 1924. године.

Индек

  • 1 Реацтионс
    • 1.1 Фаза енергетских инвестиција
    • 1.2 Фаза опоравка енергије
  • 2 Одредиште гликолитичких посредника
  • 3 Референце

Реакције

Аеробни катаболизам глукозе се одвија у десет корака који су катализовани ензимски. Многи аутори сматрају да су ови кораци подељени у фазу енергетске инвестиције, која има за циљ да повећа садржај слободне енергије у посредницима, а други за замену и енергетску добит у облику АТП-а..

Фаза енергетских инвестиција

1-Фосфорилација глукозе у глукозу 6-фосфат катализован хексокиназом (ХК). У овој реакцији, један молекул АТП, који делује као донор фосфатне групе, је инвертован за сваки молекул глукозе. Добија се глукоза 6-фосфат (Г6П) и АДП, а реакција је неповратна.

Ензим нужно захтијева формирање комплетног Мг-АТП2- за његово функционирање, због чега заслужује магнезијумове ионе.

2-Изомеризација Г6П на фруктозу 6-фосфат (Ф6П). Не укључује потрошњу енергије и реверзибилна је реакција катализована изомеразом фосфоглукозе (ПГИ).

3-Фосфорилација Ф6П до фруктозе 1,6-бисфосфата катализоване фосфофруктокиназом-1 (ПФК-1). Молекул АТП се користи као донор фосфатне групе и продукти реакције су Ф1.6-БП и АДП. Захваљујући својој вредности ΔГ, ова реакција је неповратна (као реакција 1).

4-Каталитичка разградња Ф1.6-БП у дихидроксиацетон фосфату (ДХАП), кетоза и глицералдехид 3-фосфат (ГАП), алдоза. Ензим алдолаза је одговоран за ову реверзибилну алдолну кондензацију.

5-Триосе фосфат изомераза (ТИМ) је одговорна за интерконверзију триосе фосфата: ДХАП и ГАП, без додатног уноса енергије.

Фаза опоравка енергије

1-ГАП се оксидује помоћу глицералдехид 3-фосфат дехидрогеназе (ГАПДХ), која катализира трансфер фосфатне групе у ГАП да би се формирао 1,3-бифосфоглицерат. У овој реакцији, две молекуле НАД + су редуковане по молекулу глукозе, и користе се два неорганска фосфатна молекула..

Свака произведена НАДХ пролази кроз ланац транспорта електрона и 6 молекула АТП се синтетише оксидативном фосфорилацијом.

2-Фосфоглицерат киназа (ПГК) преноси фосфорилну групу из 1,3-бифосфоглицерата у АДП, формирајући две молекуле АТП и две од 3-фосфоглицерата (3ПГ). Овај процес је познат као фосфорилација на нивоу супстрата.

Два молекула АТП-а конзумирана у реакцијама ХК и ПФК су замењена ПГК-ом у овом кораку руте.

3-3ПГ се конвертује у 2ПГ помоћу фосфоглицератне мутазе (ПГМ), која катализира замену фосфорил групе између угљеника 3 и 2 глицерата у два корака и реверзибилно. Овај ензим такође захтева магнезијум-јон.

4-А реакција дехидрације катализоване енолазом претвара 2ПГ у фосфоенолпируват (ПЕП) у реакцији која не захтева инверзију енергије, али која генерише једињење са већим енергетским потенцијалом за пренос фосфатне групе касније.

5-Коначно, пируват киназа (ПИК) катализира трансфер фосфорил групе у ПЕП у молекул АДП, уз пратећу производњу пирувата. Користе се два молекула АДП по молекулу глукозе и 2 молекула АТП-а. ПИК користи јоне калијума и магнезијума.

Дакле, укупни енергетски принос гликолизе је 2 молекула АТП за сваки молекул глукозе који улази у пут. У аеробним условима потпуна деградација глукозе подразумева добијање између 30 и 32 молекула АТП.

Одредиште гликолитичких посредника

Након гликолизе, пируват се подвргава декарбоксилацији, производећи ЦО2 и донирајући ацетилну групу ацетил коензиму А, који је такође оксидисан у ЦО2 у Кребсовом циклусу..

Електрони који се ослобађају током ове оксидације преносе се у кисеоник кроз реакције митохондријског респираторног ланца, што на крају доводи до синтезе АТП у овој органели.

Током аеробне гликолизе, вишак произведеног пирувата се обрађује ензимом лактат дехидрогеназа, који формира лактат и регенерише део НАД + конзумираних корака у гликолизи, али без формирања нових молекула АТП.

Поред тога, пируват се може користити у анаболичким процесима који доводе до формирања аминокиселине аланина, на пример, или може да делује као скелет за синтезу масних киселина..

Као и пируват, коначни продукт гликолизе, многи од интермедијера реакције испуњавају друге функције у катаболичким или анаболичким путевима важним за ћелије.

Такав је случај са глукозним 6-фосфатом и пентозним фосфатним путем, где се добијају интермедијери рибозома присутних у нуклеинским киселинама..

Референце

  1. Акрам, М. (2013). Мини-преглед о гликолизи и раку. Ј. Цанц. Едуц., 28, 454-457.
  2. Есен, Е., & Лонг, Ф. (2014). Аеробна гликолиза у остеобластима. Цурр Остеопорос Реп, 12, 433-438.
  3. Хаанстра, Ј.Р., Гонзалез-Марцано, Е.Б., Гуалдрон-Лопез, М., & Мицхелс, П.М. (2016). Биогенеза, одржавање и динамика гликозома у трипаносоматидним паразитима. Биоцхимица ет Биопхисица Ацта - Истраживање молекуларних ћелија, 1863(5), 1038-1048.
  4. Јонес, В., & Бианцхи, К. (2015). Аеробна гликолиза: изван пролиферације. Фронтиерс ин Иммунологи, 6, 1-5.
  5. Каваи, С., Мукаи, Т., Мори, С., Миками, Б., & Мурата, К. (2005). Хипотеза: структуре, еволуција и предак глукозних киназа у породици хексокиназа. Јоурнал оф Биосциенце анд Биоенгинееринг, 99(4), 320-330.
  6. Нелсон, Д.Л., & Цок, М. М. (2009). Лехнингер Принциплес оф Биоцхемистри. Омега издања (5. изд.).