Glycolyse is de hele reeks processen die het lichaam automatisch uitvoert. Zoals bekend heeft de mens veel energie nodig om al zijn dagelijkse bezigheden uit te kunnen voeren, hiervoor moet hij een goed dieet volgen op basis van groenten, eiwitten, fruit en vooral de opname van een van de belangrijkste energiebronnen bijvoorbeeld glucose. Glucose komt het lichaam binnen via voedsel en in verschillende chemische vormen die later worden omgezet in andere, dit gebeurt via verschillende metabolische processen.
Wat is glycolyse
Inhoudsopgave
Glycolyse vertegenwoordigt de manier waarop het lichaam de afbraak van glucosemoleculen initieert om een stof te verkrijgen die het lichaam van energie kan voorzien. Dit is de metabole route die verantwoordelijk is voor het oxideren van glucose, om zo energie voor de cel te verkrijgen. Het vertegenwoordigt de meest directe manier om deze energie op te vangen, bovendien is het een van de routes die over het algemeen worden gekozen binnen het koolhydraatmetabolisme.
Een van de functies is het genereren van hoogenergetische moleculen NADH en ATP als de oorzaak van de oorsprong van cellulaire energie bij fermentatie en aerobe ademhalingsprocessen.
Een andere functie die glycolyse vervult, is het creëren van pyruvaat (een basismolecuul binnen het cellulaire metabolisme) dat overgaat in de cyclus van cellulaire ademhaling als een element van aërobe ademhaling. Bovendien genereert het 3 en 6 koolstof- tussenproducten, die vaak worden gebruikt in verschillende cellulaire processen.
Glycolyse bestaat uit 2 fasen, elk met 5 reacties. Stadium nummer 1 omvat de eerste vijf reacties, waarna het oorspronkelijke glucosemolecuul wordt omgezet in twee 3-fosfoglyceraldehyde-moleculen.
Deze fase wordt over het algemeen de voorbereidende fase genoemd, dat wil zeggen dat glucose hier wordt verdeeld in twee moleculen van elk 3 koolstofatomen; hierin twee fosforzuren (twee moleculen glyceraldehyde 3-fosfaat). Het is ook mogelijk dat glycolyse voorkomt in planten, deze informatie wordt doorgaans uitgelegd in glycolyse pdf.
Ontdekking van glycolyse
In 1860 werden de eerste studies uitgevoerd met betrekking tot het enzym glycolyse, die werden voorbereid door Louis Pasteur, die ontdekte dat fermentatie plaatsvindt dankzij de tussenkomst van verschillende micro-organismen, jaren later, in 1897, ontdekte Eduard Buchner een extract cel die fermentatie kan veroorzaken.
In 1905 werd nog een bijdrage aan de theorie geleverd, toen Arthur Harden en William Young vaststelden dat de cellulaire fracties van de moleculaire massa nodig zijn om fermentatie te laten plaatsvinden, maar deze massa's moeten hoog en warmtegevoelig zijn, dat wil zeggen dat het enzymen moeten zijn.
Ze beweerden ook dat een cytoplasmatische fractie met een laag molecuulgewicht en hittebestendigheid nodig is, dat wil zeggen co-enzymen van het type ATP, ADP en NAD +. Er waren meer details die in 1940 werden bevestigd met tussenkomst van Otto Meyerhof en Luis Leloir die zich een paar jaar later bij hem voegden. Ze hadden wat problemen bij het bepalen van de fermentatieroute, waaronder de korte levensduur en lage concentraties tussenproducten in glycolytische reacties die altijd snel verliepen.
Bovendien werd aangetoond dat het glycolyse-enzym voorkomt in het cytosol van eukaryote en prokaryote cellen, maar in plantencellen waren glycolytische reacties in de calvincyclus, die plaatsvindt in chloroplasten. Fylogenetisch oude organismen zijn opgenomen in het behoud van deze route, het is voor hen dat het wordt beschouwd als een van de oudste metabolische routes. Zodra deze samenvatting glycolyse is voltooid, kunt u uitgebreid praten over de cycli of fasen ervan.
Glycolyse-cyclus
Zoals eerder vermeld, zijn er een reeks fasen of cycli in de glycolyse die van het grootste belang zijn, dit zijn de fase van energieverbruik en de fase van energiewinst, die kunnen worden uitgelegd als een glycolyseschema of eenvoudig door elk van de glycolysereacties op te sommen. Deze zijn op hun beurt onderverdeeld in 4 delen of fundamentele elementen die hieronder in detail zullen worden uitgelegd.
Energieverbruiksfase
Het is een fase die verantwoordelijk is voor het omzetten van een glucosemolecuul in twee glyceraldehydemoleculen, maar hiervoor zijn 5 stappen nodig, dit zijn hexokinase, glucose-6-P isomerase, fosfofructokinase, aldolase en triose. fosfaatisomerase, die hieronder zal worden beschreven:
- Hexokinase: om de energie van glucose te verhogen, moet glycolyse een reactie genereren, dit is de fosforylering van glucose. Om deze activering te laten plaatsvinden, is een reactie nodig die wordt gekatalyseerd door het enzym hexokinase, dat wil zeggen een overdracht van een fosfaatgroep uit ATP, die kan worden toegevoegd van een fosfaatgroep aan een reeks moleculen die vergelijkbaar met glucose, inclusief mannose en fructose. Zodra deze reactie optreedt, kan deze worden gebruikt in andere processen, maar alleen als dat nodig is.
- Glucose-6-P-isomerase: dit is een zeer belangrijke stap omdat hier de moleculaire geometrie wordt gedefinieerd die de kritische fasen in de glycolyse zal beïnvloeden, de eerste is degene die de fosfaatgroep aan het reactieproduct toevoegt, de tweede is wanneer de twee glyceraldehydemoleculen zullen worden gemaakt, die uiteindelijk de voorlopers van pyruvaat zullen zijn. Glucose 6-fosfaat wordt in deze reactie geïsomeriseerd tot fructose 6-fosfaat en dit gebeurt door het enzym glucose 6-fosfaatisomerase.
- Fosfofructokinase: in dit proces van glycolyse wordt de fosforylering van fructose 6-fosfaat uitgevoerd op koolstof 1, daarnaast wordt de uitgave van een ATP uitgevoerd via het enzym fosfofructokinase 1, beter bekend als PFK1.
Vanwege al het bovenstaande heeft fosfaat een lage hydrolyse-energie en een onomkeerbaar proces, waardoor uiteindelijk een product wordt verkregen dat fructose 1,6-bisfosfaat wordt genoemd. De onomkeerbare kwaliteit is noodzakelijk omdat het er een glycolysecontrolepunt van wordt, daarom wordt het hierin geplaatst en niet in de eerste reactie, omdat er naast glucose nog andere substraten zijn die glycolyse kunnen binnendringen.
- Aldolase: dit enzym breekt fructose 1,6-bisfosfaat af in twee 3-koolstofmoleculen, triosen genaamd, deze moleculen worden dihydroxyacetonfosfaat en glyceraldehyde 3-fosfaat genoemd. Deze breuk wordt gemaakt dankzij een aldolcondensatie die overigens omkeerbaar is.
Deze reactie heeft als hoofdkenmerk een vrije energie tussen 20 en 25 Kj / mol en dit komt onder normale omstandigheden niet voor, nog minder spontaan, maar als het om intracellulaire condities gaat is de vrije energie klein, dit komt door het feit dat er een lage concentratie aan substraten en juist dit maakt de reactie omkeerbaar.
- Triosefosfaatisomerase: in dit glycolyseproces is er een standaard en positieve vrije energie, dit wekt een proces op dat niet de voorkeur geniet, maar wekt een negatieve vrije energie op, dit maakt de vorming van G3P in de gewenste richting. Bovendien moet er rekening mee worden gehouden dat glyceraldehyde 3-fosfaat de enige is die de resterende stappen van glycolyse kan volgen, dus het andere molecuul dat wordt gegenereerd door de dihydroxyacetonfosfaatreactie wordt omgezet in glyceraldehyde 3-fosfaat.
Er zijn twee voordelen bij de fosforylering van glucose, de eerste is gebaseerd op het maken van glucose tot een reactief metabolisch middel, de tweede is dat wordt bereikt dat glucose-6-fosfaat het celmembraan niet kan passeren, heel anders dan glucose., aangezien het een negatieve lading heeft die door de fosfaatgroep aan het molecuul wordt geleverd, wordt het op deze manier ingewikkelder om over te steken. Dit alles voorkomt dat het energiesubstraat van de cel verloren gaat.
Bovendien bezit fructose allosterische centra die gevoelig zijn voor concentraties van tussenproducten zoals vetzuren en citraat. Bij deze reactie komt het enzym fosfofructokinase 2 vrij, dat verantwoordelijk is voor de fosforylering op koolstof 2 en het reguleren ervan.
In deze stap wordt alleen ATP verbruikt in de eerste en derde stap, bovendien moet eraan worden herinnerd dat in de vierde stap een molecuul glyceraldehyde-3-fosfaat wordt gegenereerd, maar in deze reactie wordt een tweede molecuul gegenereerd. Hiermee moet duidelijk zijn dat vanaf daar alle volgende reacties tweemaal optreden, dit komt door 2 glyceraldehydemoleculen die uit dezelfde fase worden gegenereerd.
Energie voordeel fase
Terwijl ATP-energie wordt verbruikt in de eerste fase, wordt glyceraldehyde in deze fase een molecuul met meer energie, dus uiteindelijk wordt een laatste voordeel verkregen: 4 ATP-moleculen. Elk van de glycolysereacties wordt in deze sectie uitgelegd:
- Glyceraldehyde-3-fosfaatdehydrogenase: bij deze reactie wordt het glyceraldehyde -3-fosfaat geoxideerd met NAD +, pas daarna kan een fosfaationen aan het molecuul worden toegevoegd, dat wordt uitgevoerd door het enzym glyceraldehyde 3-fosfaat dehydrogenase in 5 stappen, op deze manier, verhoogt de totale energie van de verbinding.
- Fosfoglyceraatkinase: in deze reactie slaagt het enzym fosfoglyceraatkinase erin om de fosfaatgroep van 1,3-bisfosfoglyceraat over te brengen naar een ADP-molecuul, dit genereert het eerste ATP-molecuul in de energievoordelenroute. Omdat glucose wordt omgezet in twee glyceraldehydemoleculen, wordt in deze fase 2 ATP teruggewonnen.
- Fosfoglyceraatmutase: wat er in deze reactie gebeurt, is de verandering in de positie van fosfaat C3 naar C2, beide zijn zeer vergelijkbare en omkeerbare energieën met variaties in vrije energie die bijna nul zijn. Hier wordt het 3-fosfoglyceraat verkregen uit de vorige reactie omgezet in 2-fosfoglyceraat, maar het enzym dat deze reactie katalyseert, is fosfoglyceraatmutase.
- Enolase: dit enzym zorgt voor de vorming van een dubbele binding in 2 fosfoglyceraat, hierdoor wordt een watermolecuul dat gevormd was door waterstof uit C2 en OH uit C3 geëlimineerd, wat resulteert in fosfoenolpyruvaat.
- Pyruvaatkinase: hier vindt de defosforylering van fosfoenolpyruvaat plaats, dan wordt het enzym pyruvaat en ATP verkregen, een onomkeerbare reactie die ontstaat uit pyruvaatkinase (een enzym dat overigens afhankelijk is van kalium en magnesium.
Producten van glycolyse
Omdat de metabolische richting van de tussenproducten in de reacties afhangt van de cellulaire behoeften, kan elke tussenpersoon worden beschouwd als producten van de reacties, dan zou elk product (in volgorde volgens de eerder toegelichte reacties) als volgt zijn:
- Glucose 6-fosfaat
- Fructose 6-fosfaat
- Fructose 1,6-bisfosfaat
- Dihydroxyacetonfosfaat
- Glyceraldehyde 3-fosfaat
- 1,3 bisfosfoglyceraat
- 3 fosfoglyceraat
- 2 fosfoglyceraat
- Fosfoenolpyruvaat
- Pyruvaat
Gluconeogenese
Het is een anabool pad waarin glycogeensynthese plaatsvindt via een eenvoudige voorloper, dit is glucose-6-fosfaat. Glycogenese vindt plaats in de lever en spieren, maar in mindere mate in de laatste. Het wordt geactiveerd door insuline als reactie op hoge glucosespiegels, die kunnen optreden na het eten van voedsel dat koolhydraten bevat.
De gluconeogenese wordt gecreëerd door herhaalde glucose-eenheden, die in de vorm van UDP-glucose komen, op te nemen in een splitter-glycogeen dat eerder bestond en dat is gebaseerd op de glycogenine-eiwitten, die wordt gevormd door twee ketens autoglicosilan en dat ze bovendien hun ketens kunnen verbinden met een octameer van glucose.
