Glikolizė: funkcija, užduotys, vaidmuo ir ligos

Glikolizė apima biokataliziniu būdu kontroliuojamą paprastų cukrų, tokių kaip D-gliukozė žmonių ir beveik visų daugialąsčių organizmų. Degradacijos ir virsmo procesas gliukozė į piruvatas vyksta dešimt nuoseklių žingsnių ir gali vykti tiek aerobinėmis, tiek anaerobinėmis sąlygomis. Glikolizė naudojama energijos gamybai ir piruvatas suteikia pradinį pirmtaką tam tikrų medžiagų biocheminei sintezei. Aukštesnės eilės suskirstymas angliavandenių (polisacharidai) taip pat vyksta glikolizė, suskaidyta į paprastus cukrus.

Kas yra glikolizė?

Glikolizė yra pagrindinis medžiagų apykaitos procesas skaidant paprastus cukrus D-gliukozė ir atsiranda citozolio - skystos ląstelės plazmos dalies - ląstelėse. Glikolizė yra pagrindinis medžiagų apykaitos procesas skaidant paprastus cukrus D-gliukozės ir vyksta ląstelėse citozolyje, skystoje ląstelių plazmos dalyje. Skilimo procesas vyksta 10 iš eilės fermentiškai kontroliuojamų atskirų etapų. Galutiniai viso produkto produktai subalansuoti nuo glikolizės vienoje gliukozės molekulėje yra 2 piruvatas molekulės, 2 ATP nukleotidai ir 2 NADH nukleotidai. 10 atskirų etapų gali būti suskirstyti į dvi fazes: paruošimo fazę nuo 1 iki 5 pakopos ir amortizacijos fazę nuo 6 iki 10 pakopos. Paruošimo fazė yra energetiškai neigiama medžiagų apykaitai, todėl energija turi būti tiekiama 2 ATP. Tik amortizacijos fazė yra energetiškai teigiama, todėl gaunamas grynasis energijos prieaugis 2 ATP nukleotidų ir 2 NADH nukleotidų pavidalu. Kiekviename iš dviejų pirmųjų glikolizės etapų fosfatas grupės perkeliamos į gliukozę, gautą iš 2 ATP nukleotidų (adenozino trifosfatas), kurie tokiu būdu virsta ADP nukleotidais (adenozino difosfatu). Glikolizė iki piruvato susidarymo nepriklauso nuo to, ar vyrauja oksinės (aerobinės), ar anoksinės (anaerobinės) sąlygos, tolesnė piruvato apykaita priklauso nuo to, ar deguonis yra ar nėra. Tačiau griežtai tariant, tolesni skilimo ir virsmo procesai nebėra glikolizės dalis.

Funkcija ir užduotis

Glikolizė yra vienas iš svarbiausių ir dažniausiai pasitaikančių medžiagų apykaitos procesų, vykstančių ląstelėje. Glikolizės užduotis ir funkcija yra paprastųjų energijos ir medžiagų apykaita cukrus D-gliukozė. Energijos nešėjas ir energijos tiekėjas šiame procese yra ATP, gaunamas per energijos apykaita tiekiant energiją ir perduodant a fosfatas grupę iki ADP nukleotido. Maršruto per ATP pranašumas yra tas, kad energija kaupiama trumpą laiką ir neprarandama išsklaidant šilumą. Be to, ATP galima trumpais atstumais pervežti į vietą, kur šiuo metu reikia energijos. Energiškai teigiama glikolizė papildomai suteikia ląstelei piruvatą. Jis gali būti įvedamas į citrato ciklą ir paskesnę kvėpavimo grandinę, kai „vartojama“ deguonis oksinėmis sąlygomis mitochondrijos ląstelių tolesnei energijos gamybai, arba ji gali būti naudojama kaip pradinė medžiaga reikalingų medžiagų sintezei. Citrato cikle CO2 (anglis dioksidas) ir H2O (vanduo) gaminami kaip pagrindiniai skilimo produktai. Oksidacijos proceso metu išsiskyrusi energija naudojama kvėpavimo grandinėje ADP fosforilinti į ATP ir taip trumpam laikoma. Visiškas gliukozės suskaidymas iki vanduo ir anglis dioksidas pridedant deguonis yra energetiškai produktyvesnis, tačiau turi trūkumų, kad jis gali vykti tik esant oksinėms sąlygoms, ty tokioms sąlygoms, kai molekulinis deguonis yra pakankamas. Kai griaučių raumenims reikia atlikti aukštą lygį, deguonies perdavimas į raumenų ląsteles yra per lėtas, todėl jie turi pasisemti reikalingos energijos iš glikolizės. Kitas glikolizės pranašumas yra didelis proceso greitis, kuris citrato ciklo metu pasiekia daugkartinį konversijos greitį.

Ligos ir negalavimai

Glikolizė įkūnija vieną seniausių ir stabiliausių gyvųjų organizmų medžiagų apykaitos procesus evoliucijos istorijoje. Tikėtina, kad glikolizė kaip vienas pagrindinių metabolinių procesų buvo išvystyta dar prieš 3.5 milijardo metų, dar prieš daugialąsčių organizmų vystymąsi, nes visi gyvi organizmai glikolizę sugeba ir naudoja energijai gaminti. Yra tik keli žinomi sutrikimai ar ligos, kurie yra aiškiai susiję su glikolizės sutrikimu. Pirmiausia sutrikimai atliekant glikolizę vadovauti iki rimtų padarinių raudonai kraujas langeliai (eritrocitai). Nes juose nėra mitochondrijos, jie priklauso nuo energijos tiekimo glikolizės būdu. Jei sutrinka energijos tiekimas, įvyksta hemolizė, ty eritrocitai ištirpsta ir hemoglobinas patenka tiesiai į serumą. Paprastai yra fermento piruvato kinazės trūkumas, todėl glikolizės procesas nutrūksta. Kita priežastis, sukelianti panašius simptomus, gali būti dėl eritrocitai patys, jei jiems nepakanka reikiamo fermento KKR (piruvato kinazės izofermentas). Tarui liga (Tarui liga) yra viena iš nedaugelio ligų, kurios tiesiogiai sutrikdo glikolizės procesą. Tai yra glikogeno kaupimosi liga. Gliukozės perteklius kraujas organizmas laikinai paverčia serumą polimeriniais cukriais (glikogenu), kurie vėliau vėl virsta gliukoze, kai reikia metabolizuoti (metabolizuoti) glikolizės būdu. Tarui ligos atveju dėl paveldimo genetinio defekto trūksta fosfofruktokinazės - fermento, kuris sukelia gliukozės fosforilinimą ir virtimą į fruktozė-1,6-bifosfatas (3 žingsnis glikolizės metu). Fermentų trūkumas sukelia glikolizės pertraukimą, todėl griaučių raumenys nėra tinkamai aprūpinami energija. Skausmingi raumenų spazmai ir hemoliziniai anemija, raudonos membranos ištirpimas kraujas ląstelių.