Aerob glikolízis reakciók és glikolitikus közvetítők sorsa

az aerob glikolízis úgy definiáljuk, hogy a felesleges glükóz felhasználása nem oxidatív foszforilációval történik, a "fermentatív" termékek kialakulása felé, még magas oxigénkoncentráció mellett is, az energiahatékonyság csökkenése ellenére.

Gyakran megtalálható a magas proliferációs arányú szövetekben, amelyeknek a glükóz és az oxigén fogyasztása magas. Erre példa a rákos daganatsejtek, az emlősök vérének néhány parazitasejtje és az emlősök egyes részeinek sejtjei..

A glükóz katabolizmussal extrahált energiája az ATP és a NADH formában konzerválódik, amelyet különböző metabolikus útvonalakban használnak fel..

Az aerob glikolízis során a piruvát a Krebs-ciklus és az elektronátviteli lánc felé irányul, de a fermentációs úton is feldolgozza a NAD + regenerálódását anélkül, hogy további ATP-termelést eredményezne, ami a laktát képződésével végződik..

Az aerob vagy anaerob glikolízis főleg a citoszolban fordul elő, kivéve az olyan organizmusokat, mint a trypanosomatidok, amelyek speciális glikolitikus organelleket tartalmaznak, amelyek glikozomokként ismertek..

A glikolízis az egyik legismertebb metabolikus út. Az 1930-as években teljesen megfogalmazta Gustav Embden és Otto Meyerhof, akik tanulmányozták a csontvázsejtek útját. Azonban az aerob glikolízis a Warburg-effektusról ismert 1924 óta.

index

• 1 Reakciók
  • 1.1 Energia beruházási szakasz
  • 1.2 Energia-visszanyerési fázis
• 2 A glikolitikus közvetítők célállomása
• 3 Referenciák

reakciók

A glükóz aerob katabolizmusa tíz lépésben történik, enzimatikusan katalizálva. Számos szerző úgy véli, hogy ezek a lépések az energia-beruházás fázisába tagolódnak, amelynek célja a szabad energia tartalmának növelése a közvetítőkben, a másik pedig a helyettesítő és az energia-nyereség az ATP formájában..

Energia befektetési fázis

1-glükóz foszforilációja a hexokináz (HK) által katalizált glükóz-6-foszfátra. Ebben a reakcióban az ATP egyik molekulája, amely foszfátcsoport donorként működik, minden glükóz molekulára invertálódik. Glükóz-6-foszfátot (G6P) és ADP-t eredményez, és a reakció visszafordíthatatlan.

Az enzim szükségszerűen teljes Mg-ATP2- képződését igényli működéséhez, ezért megérdemli a magnéziumionokat.

2-G6P izomerizálása fruktóz-6-foszfáttá (F6P). Nem foglal magában energiaköltségeket, és reverzibilis reakció, amelyet a foszfo-glükóz izomeráz (OFJ) katalizál..

3-F6P foszforilációja a foszfofruktokináz-1 (PFK-1) által katalizált fruktóz-1,6-biszfoszfáttá. Az ATP-molekulát foszfátcsoport-donorként alkalmazzuk, és a reakció termékei F1.6-BP és ADP. Az ΔG értékének köszönhetően ez a reakció visszafordíthatatlan (mint az 1. reakció).

4-F1.6-BP katalitikus lebontása dihidroxi-aceton-foszfátban (DHAP), ketóz és glicerinaldehid-3-foszfát (GAP), aldóz. Az aldoláz enzim felelős a reverzibilis aldol kondenzációért.

Az 5-trióz-foszfát-izomeráz (TIM) felelős a trióz-foszfát, a DHAP és a GAP interkonverziójáért, további energiabevitel nélkül.

Energia-visszanyerési fázis

Az 1-GAP-ot glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenáz (GAPDH) oxidálja, amely katalizálja a foszfát-csoportnak a GAP-hoz való átjutását 1,3-bifoszficerid-képződés céljából. Ebben a reakcióban két NAD + molekulát glükóz molekulánként redukálunk, és két szervetlen foszfát molekulát alkalmazunk.

Mindegyik előállított NADH áthalad az elektronátviteli láncon, és 6 ATP molekulát oxidatív foszforilációval szintetizálnak.

2-A foszfoglicerát kináz (PGK) foszforilcsoportot szállít az 1,3-bifoszfoglicerátból az ADP-be, két ATP molekulát és két 3-foszfoglicerátot (3PG) képezve. Ezt az eljárást foszforilációnak nevezik a szubsztrát szintjén.

A HK és a PFK reakcióiban elfogyasztott két ATP molekulát a PGK helyettesíti az útvonal ezen lépésében..

A 3-A 3PG-t 2PG-re alakítja át a foszfoglicerát-mutáz (PGM) segítségével, amely két lépésben és reverzibilisen katalizálja a foszforilcsoport 3-as és 2-es szénatom közötti elmozdulását. Ez az enzim magnéziumiont is igényel.

Az enoláz által katalizált 4-A-dehidratálási reakció a 2PG-t foszfoinol-piruváttá (PEP) alakítja át olyan reakcióban, amely nem igényel energia inverziót, de ez egy olyan vegyületet hoz létre, amely nagyobb energiával rendelkezik a későbbi foszfátcsoport átadására.

5-Végül a piruvát-kináz (PYK) katalizálja a PEP-ben lévő foszforilcsoport ADP-molekulába történő átvitelét, azzal a céllal, hogy piruvátot termeljen. Glükózmolekulánként két ADP molekulát használunk, és 2 ATP molekulát generálunk. A PYK kálium- és magnéziumionokat használ.

Így a glikolízis teljes energiahozama 2 ATP molekula minden glükóz molekulához, amely az útvonalba kerül. Aerob körülmények között a glükóz teljes lebomlása azt jelenti, hogy 30 és 32 ATP molekulát kapunk.

A glikolitikus közvetítők rendeltetési helye

Glikolízis után a piruvátot dekarboxilezésnek vetjük alá, CO2-t állítunk elő és az acetil-csoportot az acetil-koenzim-A-hoz adjuk, amely szintén a CO2-ra oxidálódik a Krebs-ciklusban.

Az oxidáció során felszabaduló elektronokat a mitokondriális légzéslánc reakciói révén az oxigénbe szállítják, ami végül az ATP szintézisét vezeti ebben az organellában..

Az aerob glikolízis során a képződött piruvát feleslegét a laktát-dehidrogenáz enzim feldolgozza, amely laktátot képez és regenerálja a NAD + egy részét, a glikolízisben felhalmozódó, de új ATP molekulák képződése nélkül..

Ezenkívül a piruvátot anabolikus eljárásokban is használhatjuk, amelyek például az alanin aminosav kialakulásához vezetnek, vagy csontvázként is szolgálhat a zsírsavak szintéziséhez..

Mint a piruvát, a glikolízis végterméke, a reakció köztitermékei közül sok a katabolikus vagy anabolikus útvonalakon más funkciókat is teljesít..

Ilyen a glükóz-6-foszfát és a pentóz-foszfát-út, ahol a nukleinsavakban jelenlévő riboszómák köztitermékeit kapjuk.

referenciák

1. Akram, M. (2013). Mini-áttekintés a glikolízisről és a rákról. J. Canc. Educ., 28, 454-457.
2. Esen, E. és Long, F. (2014). Aerob glikolízis Osteoblastokban. Curr Osteoporos Rep, 12, 433-438.
3. Haanstra, J. R., González-Marcano, E.B., Gualdrón-López, M., és Michels, P. M. (2016). A glikozomok biogenesise, fenntartása és dinamikája a trypanosomatid parazitákban. Biochimica et Biophysica Acta - Molekuláris sejtkutatás, 1863(5), 1038-1048.
4. Jones, W. és Bianchi, K. (2015). Aerob glikolízis: a proliferáción túl. Határok az immunológia területén, 6, 1-5.
5. Kawai, S., Mukai, T., Mori, S., Mikami, B. és Murata, K. (2005). Hipotézis: a hexokináz családban a glükóz kinázok szerkezete, fejlődése és őse. Journal of Bioscience és Bioengineering, 99(4), 320-330.
6. Nelson, D. L. és Cox M. M. (2009). A biokémia Lehninger alapelvei. Omega kiadások (5. kiadás).