Sadržaj
- Glukoza: Definicija
- Glukoza, tipovi stanica i metabolizam
- Postupak glikolize
- Rana glikoliza
- Kasnija glikoliza
- Postupci glikolize
Glukoza je ono krajnji izvor staničnog goriva za sva živa bića, s energijom u svojim kemijskim vezama koja se koristi za sintezu adenozin trifosfat (ATP) na različite međusobno povezane i međuovisne načine. Kad molekula ovog šesto-ugljikovog (tj. Heksoznog) šećera pređe plazma membranu stanice izvana kako bi ušla u citoplazmu, to je odmah fosforilirani - to jest, fosfatna skupina koja nosi negativan električni naboj priključena je na dio molekule glukoze. To rezultira neto negativnom naknadom za ono što je tada postalo glukoza-6-fosfata molekule, što ga sprečava da napusti stanicu.
prokariota, koji uključuju domene bakterija i Archaea, nemaju organele vezane na membranu, uključujući mitohondriji da u eukariota ugostiti Krebsov ciklus i lanac transporta elektrona ovisnog o kisiku. Kao rezultat toga, prokarioti ne sudjeluju u aerobnom ("s kisikom") disanju, već dobivaju gotovo svu svoju energiju iz glikolize, anaerobnog procesa koji također djeluje prije aerobnog disanja provedenog u eukariotskim stanicama.
Glukoza: Definicija
Kako je glukoza jedna od najvažnijih molekula u biokemiji, a polazište je možda najvažnijeg niza reakcija u analozima života na planeti Zemlji, kratka rasprava o strukturi i ponašanju ove molekule je u redu.
Također poznat kao dekstroza (obično u odnosu na nebiološke sustave, poput glukoze napravljene od kukuruza) i šećer u krvi (u odnosu na biološke sustave, npr. u medicinskim proizvodima), glukoza je molekula sa šest ugljika s kemijskom formulom C6H12O6, U ljudskoj krvi je normalna koncentracija glukoze oko 100 mg / dL. 100 mg je desetina grama, a dL jedna desetina litre; ovo djeluje na gram po litri, a budući da prosječna osoba ima oko 4 litre krvi, većina ljudi ima oko 4 g glukoze u svom krvotoku u bilo kojem trenutku - samo oko jedne sedme od unce.
Pet od šest atoma ugljika (C) u glukozi sjedi u šesteroatomski prsten obliku da molekula zauzima 99,98 posto vremena u prirodi. Šesti prsten atom je kisik (O), sa šestim C povezanim s jednim od prstena C kao dio a hidroksimetil (-CH2OH) skupina, Upravo je hidroksilna (-OH) grupa to anorganski fosfat (Pi) se veže tijekom procesa fosforilacije koji zarobljava molekulu u staničnoj citoplazmi.
Glukoza, tipovi stanica i metabolizam
Prokarioti su mali (velika većina je jednoćelijska) i jednostavna (jedna stanica većine njih nema jezgro i ostale orgulje vezane na membranu). To ih može spriječiti da budu elegantni i zanimljivi na većinu načina kao eukarioti, ali isto tako održavaju njihove potrebe za gorivom razmjerno niskim.
I prokarioti i eukarioti glikoliza je prvi korak u metabolizmu glukoze, Fosforilacija glukoze pri ulasku u ćeliju difuzijom kroz plazma membranu je prvi korak glikolize koji je detaljno opisan u sljedećem odjeljku.
Na kraju glikolize molekula glukoze korištena je za stvaranje dvije molekule tri ugljika piruvata, dvije molekule takozvanog visokoenergetskog nosača elektrona nikotinamid adenin dinukleotida (NADH) i neto dobitak od dvije molekule ATP-a.
U ovom trenutku, u prokariotu, piruvat obično ulazi u fermentaciju, anaerobni proces s nizom različitih varijacija koje će se uskoro istražiti. Ali neke bakterije su do neke mjere razvile sposobnost provođenja aerobnog disanja i tako su pozvane fakultativni anaerobi, Zovu se bakterije koje mogu dobivati energiju samo iz glikolize obligacijski anaerobi, a mnoge od njih su zapravo ubijene kisikom. Ograničeni broj bakterija je ujednačen obligati aerobi, što znači da, poput vas, imaju apsolutni zahtjev za kisikom. S obzirom da je bakterijama bilo potrebno oko 3,5 milijarde godina da se prilagode zahtjevima okoline koja se mijenja, Zemlje ne bi trebalo čuditi da su zapovijedile niz osnovnih metaboličkih strategija preživljavanja.
Postupak glikolize
Glikoliza uključuje 10 reakcije, što je lijep, okrugli broj, ali ne morate nužno zapamtiti sve proizvode, intermedijare i enzime u svim tim koracima. Umjesto toga, iako je neki od ovih detalja zabavan i koristan za znati, važnije je steći osjećaj što događa se u ukupnoj glikolizi i zašto događa se (u smislu osnovne fizike i potreba ćelije).
Glikoliza je zabilježena u sljedećoj reakciji, što je zbroj njegovih 10 pojedinačnih reakcija:
C6H12O6 → 2 C3H4O3 + 2 ATP + 2 NADH
Na običnom engleskom jeziku, u glikolizi, jedna molekula glukoze se dijeli na dvije molekule piruvata, a usput se stvara par molekula goriva i par molekula "prije goriva". ATP je gotovo univerzalna valuta energije u staničnim procesima, dok NADH, reducirani oblik NAD + ili nikotinamid adenin dinukleotida, djeluje kao visokoenergetski nosač elektrona koji na kraju donira te elektrone u obliku vodikovih iona (H +), do molekula kisika na kraju lanac transporta elektrona u aerobni metabolizam, što dovodi do puno više ATP-a nego što samo glikoliza može dati.
Rana glikoliza
Fosforilacija glukoze nakon ulaska u citoplazmu rezultira glukoz-6-fosfatom (G-6-P). Fosfat dolazi iz ATP-a i njegove ugradnje u lišće glukoze adenozin-difosfat (ADP) iza. Kao što je navedeno, ova zamka glukoze u stanici.
Zatim se G-6-P pretvara u fruktoza-6-fosfat (F-6-P). Ovo je izomerizacije jer su reaktant i proizvod međusobno izomeri - molekule s istim brojem svake vrste atoma, ali s različitim prostornim rasporedom. U ovom slučaju, prsten fruktoze ima samo pet atoma. Naziva se enzim odgovoran za ovaj atomski žongliranje fosfoglukoza izomeraza, (Većina imena enzima, iako su često glomazna, barem imaju savršen smisao.)
U trećoj reakciji glikolize F-6-P se pretvara u fruktoza-1,6-bisfosfat (F-1,6-BP). U ovom koraku fosforilacije fosfat ponovo dolazi iz ATP-a, ali ovaj put se dodaje u drugi ugljikov atom. Odgovorni enzim je fosfo (PFK).
U četvrtoj reakciji glikolize, molekula F-1,6-BP, koja je prilično nestabilna zbog svoje dvostruke doze fosfatnih skupina, dijeli se enzimom aldolaza u molekule koje nose tri ugljika, jednu fosfatnu skupinu gliceraldehid 3-fosfat (GAP) i dihidroksiaceton fosfat (DHAP). To su izomeri, a DHAP se brzo pretvara u GAP u petom koraku glikolize koristeći pritisak enzima triozna fosfatna izomeraza (TIM).
U ovoj fazi, originalna molekula glukoze postala je dvije identične tro-ugljikove, pojedinačno fosforilirane molekule, po cijeni dva ATP-a. Od ovog trenutka nadalje, svaka opisana reakcija glikolize događa se dva puta za svaku molekulu glukoze koja je podvrgnuta glikolizi.
Kasnija glikoliza
U šestoj reakciji glikolize GAP se pretvara u 1,3 bisphosphoglycerate (1,3-BPG) pod utjecajem gliceraldehid 3-fosfat dehidrogenaza, Enzimi dehidrogenaze uklanjaju atome vodika (tj. Protone). Vodik oslobođen od GAP-a veže se na molekulu NAD +, dajući NADH. Jer je početna molekula glukoze uzvodno dala dva molekule GAP-a, nakon ove reakcije, dva stvorene su molekule NADH.
U sedmoj reakciji glikolize jedna je od reakcija fosforilacije rane glikolize u stvari obrnuta. Kad enzim fosfoglicerat kinaza uklanja fosfatnu skupinu iz 1,3-BPG, rezultat je 3-fosfoglicerat (3-PG). Fosfati koji su oduzeti iz dvije molekule 1,3-BPG su dodani u ADP da bi tvorili dva ATP-a. To znači da se dva ATP-a "posuđena" u koracima jedan i tri "vraćaju" u sedmoj reakciji.
U 8. koraku, 3-PG se pretvara u 2-fosfoglicerat (2-PG) od fosfogliceratna mutaza, koji jednu preostalu skupinu fosfata preusmjerava na drugi atom ugljika. Mutaza se od izomeraze razlikuje po tome što je u svom djelovanju manje teška; umjesto da preuređuju strukturu molekule, oni samo prebacuju jednu od njegovih bočnih skupina na novo mjesto, ostavljajući ukupnu kralježnicu, prsten itd. kakva je bila.
U devetoj reakciji glikolize, 2-PG se pretvara u fosfataze (PEP) pod akcijom korisnika enolaza, Enol je spoj s dvostrukom vezom ugljik-ugljik u kojem je jedan ugljik također vezan za hidroksilnu skupinu.
Konačno, deseta i posljednja reakcija glikolize, PEP se transformira u piruvat zahvaljujući enzimu piruvat kinaza, Fosfatne skupine uklonjene iz dva PEP su spojene na ADP molekule, dajući dva ATP i dva piruvata, čija je formula (C3H4O3) ili (CH3) CO (COOH), Tako početna, anaerobna obrada jedne molekule glukoze daje dvije piruvate, dvije ATP i dvije NADH molekule.
Postupci glikolize
Piruvat koji na kraju nastane ulaskom glukoze u stanice može trajati jedan od dva puta. Ako je stanica prokariotska, ili ako je stanica eukariotska, ali privremeno zahtijeva više goriva nego što to aerobno disanje samo može osigurati (kao na primjer, mišićne stanice tijekom napornih fizičkih vježbi poput pjevanja ili dizanja utega), piruvat ulazi u fermentacijski put. Ako je stanica eukariotska i njezine energetske potrebe su tipične, ona pomiče piruvat unutar mitohondrija i sudjeluje u Krebsov ciklus: