Fasa dan Fungsi glukolisis

The glikolisis atau glikolisis adalah proses di mana satu molekul glukosa dipecah menjadi dua molekul piruvat. Tenaga dihasilkan melalui glikolisis, yang digunakan oleh badan dalam proses selular yang berlainan.

Glikolisis juga dikenali sebagai kitaran Embden-Meyerhof, untuk menghormati Gustav Embden dan Otto Fritz Meyerhof, yang merupakan penemu prosedur ini.

Glikolisis dijana dalam sel, khususnya di sitosol yang terletak di sitoplasma. Ini adalah prosedur yang paling meluas dalam semua makhluk hidup, kerana ia dihasilkan dalam semua jenis sel, baik eukariotik dan prokariotik..

Ini menunjukkan bahawa haiwan, tumbuh-tumbuhan, bakteria, kulat, alga dan juga organisma protozoa terdedah kepada proses glikolisis.

Objektif utama glycolysis adalah untuk menghasilkan tenaga yang kemudiannya digunakan dalam proses selular lain dalam tubuh.

Glikolisis sepadan dengan langkah awal dari mana proses respirasi selular atau aerobik dihasilkan, di mana kehadiran oksigen diperlukan.

Dalam kes persekitaran yang kekurangan oksigen, glikolisis juga mempunyai penyertaan yang penting, kerana ia menyumbang kepada proses penapaian.

Indeks

• 1 Fasa glikolisis
  • 1.1 fasa keperluan tenaga
  • 1.2 Fasa pembebasan tenaga
• 2 Fungsi glikolisis
  • 2.1 Perlindungan saraf
• 3 Rujukan

Fasa glikolisis

Glikolisis dijana akibat sepuluh fasa. Sepuluh fasa ini boleh dijelaskan dengan mudah, menentukan dua kategori utama: yang pertama, yang mana terdapat keperluan tenaga; dan yang kedua, di mana lebih banyak tenaga dihasilkan atau dibebaskan.

Fasa keperluan tenaga

Ia bermula dengan molekul glukosa yang diperoleh daripada gula, yang mempunyai molekul glukosa dan molekul fruktosa.

Apabila molekul glukosa dipisahkan, ia bergabung dengan dua kumpulan fosfat, yang juga dikenali sebagai asid fosforik.

Asid fosforik ini berasal dari adenosine triphosphate (ATP), suatu unsur yang dianggap sebagai salah satu sumber tenaga utama yang diperlukan dalam pelbagai aktiviti dan fungsi sel.

Dengan penggabungan kumpulan fosfat ini, molekul glukosa diubahsuai dan diadaptasikan nama lain: fruktosa-1,6-bisphosphate.

Asid fosforik menjana keadaan yang tidak stabil dalam molekul baru ini, yang membawa akibat bahawa ia dibahagikan kepada dua bahagian.

Akibatnya, dua gula yang berbeza timbul, masing-masing dengan ciri-ciri fosfat dan dengan tiga karbon.

Walaupun kedua gula ini mempunyai asas yang sama, mereka mempunyai ciri-ciri yang menjadikannya berbeza antara satu sama lain.

Yang pertama dipanggil gliseraldehid-3-fosfat, dan ia akan pergi terus ke fasa berikutnya proses glikolisis.

Fosfat gula tiga-karbon kedua yang dihasilkan dipanggil dihydroxyacetone phosphate, yang dikenali dengan DHAP akronik. Ia turut mengambil bahagian dalam langkah-langkah berikut glikolisis selepas ia menjadi komponen gula yang pertama dihasilkan dari proses: gliseraldehid-3-fosfat.

Transformasi fosfat dihydroxyacetone untuk gliseraldehid-3-fosfat dijana melalui enzim yang terletak di cytosol sel dan dipanggil glycerol-3-fosfat dehidrogenase. Proses penukaran ini dikenali sebagai "gliserol fosfat".

Kemudian, secara umum dapat dikatakan bahawa tahap pertama glikolisis adalah berdasarkan pengubahsuaian molekul glukosa dalam dua molekul triosfat triosa. Ia adalah tahap di mana pengoksidaan tidak berlaku.

Langkah yang diucapkan terdiri daripada lima langkah yang dipanggil reaksi dan masing-masing dipangkin oleh enzim spesifiknya sendiri. 5 langkah fasa persediaan atau keperluan tenaga adalah seperti berikut:

Langkah pertama

Langkah pertama dalam glikolisis ialah penukaran glukosa menjadi glukosa-6-fosfat. Enzim yang mengkatalisis tindak balas ini adalah hexokinase. Di sini, cincin glukosa adalah fosforilasi.

Fosforilasi terdiri daripada menambah kumpulan fosfat ke molekul yang diperolehi dari ATP. Akibatnya, pada titik glikolisis ini, 1 molekul ATP telah digunakan.

Reaksi ini terjadi dengan bantuan enzim hexokinase, enzim yang memangkinkan fosforilasi struktur-struktur glukosa seperti enam elemen cincin.

Magnesium atom (Mg) turut campur tangan untuk membantu melindungi caj negatif kumpulan fosfat dalam molekul ATP.

Hasil fosforilasi ini adalah molekul yang dipanggil glukosa-6-fosfat (G6P), yang dipanggil kerana karbon 6 glukosa memperoleh kumpulan fosfat.

Langkah kedua

Langkah kedua glycolysis termasuk transformasi glukosa-6-fosfat ke dalam fruktosa-6-fosfat (F6P). Reaksi ini berlaku dengan bantuan isomerase enzim phosphoglucose.

Seperti namanya enzim, reaksi ini memerlukan kesan isomerisasi.

Reaksi ini melibatkan transformasi ikatan karbon-oksigen untuk mengubah cincin enam anggota dalam cincin lima-anggota.

Penyusunan semula berlaku apabila cincin enam anggota dibuka dan kemudian ditutup sedemikian rupa sehingga karbon pertama kini menjadi luaran untuk cincin.

Langkah ketiga

Dalam langkah ketiga glikolisis, fruktosa-6-fosfat ditukar kepada fruktosa-1,6-biphosphat (FBP).

Sama seperti tindak balas yang berlaku dalam langkah pertama glikolisis, molekul kedua ATP menyediakan kumpulan fosfat yang ditambah kepada molekul fruktosa-6-fosfat.

Enzim yang mengkatalisis tindak balas ini adalah phosphofructokinase. Seperti dalam langkah 1, atom magnesium terlibat untuk membantu melindungi caj negatif.

Langkah keempat

Enzim aldolase membahagikan fruktosa 1,6-bisphosphate menjadi dua gula yang merupakan isomer antara satu sama lain. Kedua-dua gula ini dihydroxyacetone fosfat dan glyceraldehyde triphosphate.

Tahap ini menggunakan enzim aldolase, yang mempercepat pembelahan fruktosa-1,6-biphosphat (FBP) untuk menghasilkan dua molekul 3-karbon. Salah satu molekul ini dipanggil gliseraldehid trifosfat dan yang lain dipanggil dihydroxyacetone fosfat.

Langkah lima

Enzim triphosphate isomerase dengan cepat menginterpretasikan molekul dihydroxyacetone fosfat dan glyceraldehyde triphosphate. Fosfat glyceraldehyde dieliminasi dan / atau digunakan dalam langkah seterusnya glikolisis.

Gliseraldehid trifosfat adalah satu-satunya molekul yang terus di jalan glycolytic. Hasilnya, semua molekul dihasilkan fosfat dihydroxyacetone diikuti oleh trifosfata enzim isomerase, yang menyusunnya dihydroxyacetone fosfat gliseraldehid trifosfat untuk terus dalam glikolisis.

Pada titik ini di laluan glikolitik terdapat dua molekul tiga karbohidrat, tetapi glukosa belum sepenuhnya diubah menjadi piruvat.

Fasa pembebasan tenaga

Molekul gula dua-karbon tiga yang dihasilkan dari peringkat pertama kini akan menjalani satu lagi siri transformasi. Proses yang akan diterangkan di bawah akan dihasilkan dua kali untuk setiap molekul gula.

Di tempat pertama, salah satu daripada molekul akan menyingkirkan dua elektron dan dua proton dan, sebagai akibat dari pelepasan ini, satu lagi fosfat akan ditambah kepada molekul gula. Komponen yang terhasil dipanggil 1,3-biphosphoglycerate.

Seterusnya, 1,3-biphosphoglycerate menghilangkan salah satu kumpulan fosfat, yang akhirnya menjadi molekul ATP.

Pada masa ini tenaga dilepaskan. Molekul yang dihasilkan daripada pembebasan fosfat ini dipanggil 3-phosphoglycerate.

3-phosphoglycerate menjadi elemen lain yang sama dengannya, tetapi dengan ciri-ciri tertentu dari segi struktur molekul. Unsur baru ini adalah 2-phosphoglycerate.

Dalam langkah terakhir dari proses glikolisis, 2-phosphoglycerate diubah menjadi phosphoenolpyruvate akibat kehilangan molekul air.

Akhir sekali, phosphoenolpyruvate menghilangkan kumpulan fosfat lain, satu prosedur yang juga melibatkan penciptaan molekul ATP dan oleh itu, pembebasan tenaga.

Fosfat bebas, keputusan fosfoenolpyruvate pada akhir proses dalam molekul piruvat.

Pada akhir glikolisis, dua molekul pyruvate, ATP dan dua empat nicotinamide dinucleotide adenina hidrogen (NADH) dihasilkan, saya elemen kedua juga nikmat penciptaan molekul ATP dalam badan.

Sebagaimana yang telah kita lihat, pada separuh kedua glikolisis terdapat lima reaksi yang tinggal. Tahap ini juga dikenali sebagai oksidatif.

Di samping itu satu enzim tertentu campur tangan untuk setiap langkah dan tindak balas tahap ini berlaku dua kali untuk setiap molekul glukosa. 5 langkah faedah atau fasa pembebasan tenaga adalah berikut:

Langkah pertama

Dalam langkah ini dua acara utama, salah satu yang dihasilkan gliseraldehid trifosfat dioksidakan oleh koenzim nicotinamide adenina dinucleotide (NAD); dan sebaliknya, molekul itu di fosforilasi dengan penambahan kumpulan fosfat bebas.

Enzim yang mengkatalisis tindak balas ini adalah dehidrogenase glyceraldehyde triphosphate.

Enzim ini mengandungi struktur yang sesuai dan mengekalkan molekul dalam apa-apa perkiraan yang membolehkan adenina dinucleotide nicotinamide molekul mengekstrak trifosfat hidrogen gliseraldehid, menukar NAD dehidrogenase NAD (NADH).

Kumpulan fosfat kemudian menyerang molekul glyceraldehyde triphosphate dan melepaskannya dari enzim untuk menghasilkan 1,3 bisphosphoglyrate, NADH dan atom hidrogen.

Langkah kedua

Dalam tahap ini 1,3 bisphosphoglyrate ditukar kepada triphosphoglycerate oleh enzim phosphoglycerate kinase.

Tindak balas ini melibatkan kehilangan kumpulan fosfat dari bahan permulaan. Fosfat dipindahkan ke molekul adenosin diphosphat yang menghasilkan molekul ATP pertama.

Oleh kerana sebenarnya terdapat dua molekul 1,3 biphosgliserat (kerana terdapat dua produk dari 3 karbon dari tahap 1 glikolisis), dua molekul ATP sebenarnya disintesis dalam langkah ini.

Dengan sintesis ATP ini, dua molekul pertama ATP yang digunakan dibatalkan, menyebabkan rangkaian 0 molekul ATP hingga tahap glikolisis.

Sekali lagi diperhatikan bahawa atom magnesium terlibat untuk melindungi caj negatif dalam kumpulan fosfat molekul ATP.

Langkah ketiga

Langkah ini melibatkan penyusunan semula semula kedudukan kumpulan fosfat dalam molekul 3 fosfogliserat, yang mengubahnya menjadi 2 fosfogliserat.

Molekul yang terlibat dalam pemangkinan tindak balas ini dipanggil phosphoglycerate mutase (PGM). Mutase adalah enzim yang mematalisis pemindahan kumpulan berfungsi dari satu kedudukan dalam satu molekul ke yang lain.

Mekanisme reaksi diteruskan dengan terlebih dahulu menambahkan kumpulan fosfat tambahan kepada kedudukan '3 phosphoglycerate'. Kemudian, enzim membuang fosfat 3 'kedudukan, meninggalkan hanya 2' fosfat dan dengan itu memberi dua phosphoglycerate. Dengan cara ini, enzim ini juga dipulihkan kepada keadaan fosforilasi asalnya.

Langkah keempat

Langkah ini melibatkan penukaran 2 phosphoglycerate kepada phosphoenolpyruvate (PEP). Reaksi ini dikatalisis oleh enzim enolase.

Enolase tindakan dengan membuang sekumpulan air atau dehidrasi 2 phosphoglycerate. Kekhususan poket enzim membolehkan elektron dalam substrat untuk menyusun semula sedemikian rupa sehingga baki fosfat yang tersisa menjadi sangat tidak stabil, dengan itu menyediakan substrat untuk reaksi seterusnya.

Langkah lima

Langkah terakhir glycolysis menukarkan phosphoenolpyruvate ke piruvat dengan bantuan enzim piruvat kinase.

Seperti nama enzim yang dicadangkan, tindak balas ini melibatkan pemindahan kumpulan fosfat. Kumpulan fosfat yang dilampirkan pada 2 'karbon fosfoenolpyruvate dipindahkan ke molekul adenosin diphosphat, menghasilkan ATP.

Sekali lagi, kerana terdapat dua molekul phosphoenolpyruvate, di sini sebenarnya dua molekul adenosine trifosfat atau ATP dihasilkan.

Fungsi glikolisis

Proses glikolisis sangat penting bagi semua organisma hidup, kerana ia mewakili prosedur di mana tenaga sel dihasilkan.

Generasi tenaga ini menyokong proses pernafasan sel dan juga proses penapaian.

Glukosa yang memasuki badan melalui penggunaan gula, mempunyai komposisi yang kompleks.

Melalui glikolisis adalah mungkin untuk memudahkan komposisi ini dan mengubahnya menjadi sebatian yang dapat dimanfaatkan oleh tubuh untuk menghasilkan tenaga.

Melalui proses glikolisis, empat molekul ATP dihasilkan. Molekul-molekul ATP ini adalah cara utama di mana organisma memperoleh tenaga dan nikmat penciptaan sel-sel baru; Oleh itu, penjanaan molekul ini penting bagi organisma.

Perlindungan saraf

Kajian telah menentukan bahawa glikolisis memainkan peranan penting dalam tingkah laku neuron.

Penyelidik dari Universiti Salamanca, Institut Neurosciences Castilla y León dan Hospital Universiti Salamanca menentukan bahawa peningkatan glikolisis dalam neuron membayangkan kematian yang lebih cepat ini.

Ini adalah akibat daripada neuron yang menghidap apa yang mereka sebut sebagai tekanan oksidatif. Kemudian, semakin rendah glikolisis, semakin besar daya antioksidan pada neuron, dan semakin besar kemungkinan untuk bertahan hidup.

Implikasi penemuan ini boleh memberi kesan positif terhadap kajian penyakit yang dicirikan oleh degenerasi neuron, seperti Alzheimer atau Parkinson..

Rujukan

1. "Apa itu piruvat?" Dalam Panduan Metabolik. Diperoleh pada 11 September 2017 dari Panduan Metabolik: guiametabolica.org
2. "Glukolisis" di Institut Kanser Kebangsaan. Diperoleh pada 11 September 2017 daripada Institut Kanser Kebangsaan: cancer.gov
3. Pichel, J. "Menemui mekanisme yang mengendalikan glikolisis dan tekanan oksidatif dalam neuron" (11 Jun 2009) di Agensi Ibero-Amerika untuk Penyebaran Sains dan Teknologi. Diperoleh pada 11 September 2017 daripada Agensi Ibero-Amerika untuk Penyebaran Sains dan Teknologi: dicyt.com
4. "Glukolisis" di Akademi Khan. Diperoleh pada 11 September 2017 daripada Khan Academy: en.khanacademy.org
5. González, A. dan Raisman, J. "Glucolisis: kitaran cytosol" (31 Ogos 2005) dalam Hypertexts Kawasan Biologi. Diperoleh pada 11 September 2017 daripada Hypertexts di Kawasan Biologi: biologia.edu.ar
6. Smith, J. "Apa itu Glikolisis" (31 Mei 2017) dalam Berita Perubatan. Diperoleh pada 11 September 2017 dari Berita Perubatan: news-medical.net
7. Bailey, L. "10 Langkah Glikolisis" (8 Jun 2017) di Thoughco. Diambil pada 11 September 2017 dari Thoughco: thoughtco.com
8. Berg, J., Tymoczko, J. dan Stryer, L. "Biokimia. Edisi ke-5. " Di Pusat Maklumat Bioteknologi Negara. Diperoleh pada 11 September 2017 dari Pusat Maklumat Bioteknologi Negara: ncbi.nlm.nih.gov
9. "Glycerol-3-fosfat dehidrogenase" di Clínica Universidad de Navarra. Diperoleh pada 11 September 2017 daripada Clínica Universidad de Navarra: cun.es
10. "Langkah-langkah pernafasan selular" di Khan Academy. Diperoleh pada 11 September 2017 daripada Khan Academy: en.khanacademy.org.