Anaerob glikolízis reakciók és fermentációs útvonalak



az anaerob glikolízis vagy anaerob egy katabolikus út, amelyet sokféle sejt használ a glükóz lebontásához oxigén nélkül. Ez azt jelenti, hogy a glükóz nem oxidálódik teljesen szén-dioxiddá és vízgé, mint az aerob glikolízis esetében, de fermentációs termékek keletkeznek.

Anaerob glikolízisnek nevezik, mivel oxigén jelenléte nélkül történik, amely más esetekben végső elektron-akceptorként működik a mitokondriumok láncában, ahol nagy mennyiségű energiát állítanak elő a glikolitikus termékek feldolgozásából..

A szervezettől függően az anaerobiosis vagy az oxigén hiánya a tejsav (például izomsejtek) vagy etanol (élesztő) előállítását eredményezi a glükóz katabolizmusával előállított piruvátból..

Ennek eredményeképpen az energiahatékonyság drasztikusan csökken, mivel csak két mól ATP-t állítunk elő a feldolgozott glükóz móljára vonatkoztatva, az aerob glikolízis során nyerhető 8 mólhoz képest (csak a glikolitikus fázisban).

Az ATP molekulák számának különbsége a NADH reoxidációjával kapcsolatos, ami nem generál további ATP-t, ellentétben azzal, ami az aerob glikolízisben történik, hogy minden NADH esetében 3 ATP molekulát kapunk.

index

  • 1 Reakciók
  • 2 Fermentációs útvonalak
    • 2.1. Tejsav-termelés
    • 2.2 Etanoltermelés
  • 3 Aerob fermentáció
  • 4 Glikolízis és rák
  • 5 Referenciák

reakciók

Az anaerob glikolízis egyáltalán nem távol az aerob glikolízistől, mivel az "anaerob" kifejezés inkább arra utal, hogy mi történik a glikolitikus útvonal után, azaz a termékek és a reakcióközvetítők sorsára..

Így az anaerob glikolízis reakcióiban tíz különböző enzim vesz részt, nevezetesen:

1-Hexokináz (HK): minden glükózmolekulához egy ATP molekulát használ. Glükóz-6-foszfátot (G6P) és ADP-t termel. A reakció visszafordíthatatlan és megköveteli a magnéziumionokat.

 2-foszoglükóz izomeráz (PGI): a G6P izomerizálódik fruktóz-6-foszfáttá (F6P).

 3-Fosfofructoquinasa (PFK): F6P-t foszforilál az F6P fruktóz-1,6-biszfoszfáttá (F1.6-BP), egy ATP molekulával minden F6P esetében, ez a reakció is visszafordíthatatlan.

 A 4-Aldoláz: hasítja az F1.6-BP molekuláját, és glicerinaldehid-3-foszfátot (GAP) és dihidroxi-aceton-foszfátot (DHAP) termel.

 5-trióz-foszfát-izomeráz (TIM): részt vesz a DHAP és a GAP interkonverziójában.

 6-gliceraldehid 3-foszfát-dehidrogenáz (GAPDH): két NAD molekulát alkalmaz+ és 2 szervetlen foszfát molekula (Pi) a GAP foszforilálására, így 1,3-bifoszfoglicerátot (1,3-BPG) és 2 NADH-t kapunk..

 7-foszfoglicerát kináz (PGK): két ATP molekulát termel foszforilációval két ADP molekula szubsztrát szinten. Mindegyik 1,3-BPG molekulát foszfátcsoport donorként használ. 2 molekulát állít elő 3-foszfoglicerátból (3PG).

 8-foszfoglicerát-mutáz (PGM): a 3PG-molekulát a magasabb energiájú köztitermékre, a 2PG-re kell átrendezni.

 9-enoláz: a 2PG-ből foszfoinol-piruvátot (PEP) termel az első dehidratálásával.

10-piruvát kináz (PYK): a foszfoenolpiruvátot ez az enzim piruvát előállítására alkalmazza. A reakció magában foglalja a foszfotolpiruvát 2-es helyzetében lévő foszfátcsoport ADP-molekulába történő átvitelét. Minden glükózhoz 2 piruvátot és 2 ATP-t állítunk elő.

Fermentációs útvonalak

Az erjesztés az a kifejezés, amely azt jelzi, hogy a glükóz vagy más tápanyagok oxigén hiányában lebomlanak az energia megszerzése érdekében..

Oxigén hiányában az elektronátviteli láncnak nincs végső akceptora, és ezért nem fordul elő oxidatív foszforiláció, amely nagy mennyiségű energiát hoz létre ATP formájában. Az NADH-t nem reoxidáljuk a mitokondriális útvonalon, hanem alternatív útvonalakon keresztül, amelyek nem termelnek ATP-t.

Elegendő NAD nélkül+ a glikolitikus út megáll, mivel a foszfát átadása a GAP-hoz megköveteli a kofaktor egyidejű csökkentését..

Néhány sejtnek alternatív mechanizmusai vannak az anaerobiosis periódusainak leküzdésére, és általában ezek a mechanizmusok valamilyen típusú fermentációt tartalmaznak. Más sejtek, ellenkezőleg, szinte kizárólag a megélhetésükhöz kapcsolódó fermentációs folyamatoktól függnek.

Számos organizmus fermentációs útjának termékei gazdaságilag relevánsak az ember számára; példaként említhető az etanol előállítása néhány élesztővel anaerobiosisban és a tejsav képződése a joghurt előállításához használt lacto-baktériumok által.

A tejsav termelése

Az oxigén hiányában sokféle sejt tejsavat termel a laktát-dehidrogenáz komplex által katalizált reakciónak köszönhetően, amely a piruvát és a GAPDH reakcióban előállított NADH szénatomjait használja..

Etanol előállítása

A piruvátot acetaldehiddé és CO2-re redukáljuk piruvát dekarboxilázzal. Ezután az acetaldehidet az alkohol-dehidrogenáz használja, ami csökkenti az etanol előállításával és a NAD molekula regenerálásával.+ minden ilyen piruvát molekulához, amely így lép.

Aerob fermentáció

Az anaerob glikolízis fő jellemzője, hogy a végtermékek nem felelnek meg a CO-nak2 és víz, mint az aerob glikolízis esetében. Ehelyett a fermentációs reakciók tipikus termékei keletkeznek.

Egyes szerzők ismertették az "aerob fermentáció" vagy aerob glükózglikolízis folyamatát egyes organizmusok esetében, beleértve a Trypanosomatidae család néhány parazitáját és számos rákos tumorsejtet..

Ezekben az organizmusokban kimutatták, hogy még a oxigén jelenlétében is a glikolitikus útvonal termékei megfelelnek a fermentációs útvonalak termékeinek, így úgy gondolják, hogy a glükóz "részleges" oxidációja következik be, mivel nem minden energiát extrahálnak szénhidrogéneket.

Bár a glükóz "aerob fermentációja" nem jelenti a légzési aktivitás teljes hiányát, mivel ez nem egy teljesen vagy semmi folyamat. A szakirodalom azonban rámutat a termékek, mint a piruvát, laktát, szukcinát, malát és egyéb szerves savak kiválasztására.

Glikolízis és rák

Sok rákos sejt a glükózfelvétel és a glikolitikus fluxus növekedését mutatja.

A rákos betegek tumorai gyorsan növekednek, így a vérerek hipoxiában vannak. Így ezeknek a sejteknek az energia-kiegészítése főleg az anaerob glikolízistől függ.

Ezt a jelenséget azonban segíti a hipoxia-indukálható transzkripciós faktor (HIF), amely megnöveli a glikolitikus enzimek és a glükóz transzporterek expresszióját a membránban komplex mechanizmusok révén..

referenciák

  1. Akram, M. (2013). Mini-áttekintés a glikolízisről és a rákról. J. Canc. Educ., 28, 454-457.
  2. Bustamante, E. és Pedersen, P. (1977). A patkány hepatómasejtek magas aerob glikolízise a tenyészetben: a mitokondriális hexokináz szerepe. Proc. Nati. Acad. Sci., 74(9), 3735-3739.
  3. Cazzulo, J. J. (1992). A glükóz aerob fermentációja trippanosomatidokkal. A FASEB folyóirat, 6, 3153-3161.
  4. Jones, W. és Bianchi, K. (2015). Aerob glikolízis: a proliferáción túl. Határok az immunológia területén, 6, 1-5.
  5. Li, X., Gu, J. és Zhou, Q. (2015). Az aerob glikolízis és a legfontosabb enzimek áttekintése - új célok a tüdőrák kezelésére. Thoracic Cancer, 6, 17-24.
  6. Maris, A.J. Van, Abbott, Æ. D. A., Bellissimi, Æ. E., Brink, J. Van Den, Kuyper, Æ. M., Luttik, Æ. M. A., Pronk, J. T. (2006). A szénforrások alkoholtartalmának fermentálása a Saccharomyces cerevisiae biomassza hidrolizátumaiban: aktuális állapot. Antonie van Leeuwenhoek, 90, 391-418.
  7. Nelson, D. L. és Cox M. M. (2009). A biokémia Lehninger alapelvei. Omega kiadások (5. kiadás).