гликолиз

гликолиз В организме человека и почти во всех многоклеточных организмах содержится биокаталитически контролируемое расщепление простых сахаров, таких как D-глюкоза.

Процесс разложения и превращения глюкозы в пируват происходит в десять последовательных этапов и может происходить в равной степени в аэробных и анаэробных условиях.

Гликолиз используется для выработки энергии, а пируват обеспечивает первую предварительную стадию биохимического синтеза определенных веществ. Расщепление более качественных углеводов (нескольких сахаров) также проходит через гликолиз после расщепления на простые сахара.

Что такое гликолиз?

Гликолиз - это центральный метаболический процесс расщепления простой сахарной D-глюкозы, который происходит внутри клеток в цитозоле, жидкой части клеточной плазмы.

Гликолиз - это центральный метаболический процесс расщепления простой сахарной D-глюкозы, который происходит внутри клеток в цитозоле, жидкой части клеточной плазмы. Процесс разложения происходит в 10 последовательных отдельных этапов, контролируемых ферментами. Конечными продуктами общего баланса гликолиза на молекулу глюкозы являются 2 молекулы пирувата, 2 нуклеотида АТФ и 2 нуклеотида НАДН.

10 отдельных этапов можно разделить на две фазы: этап подготовки с этапа 1 по этап 5 и этап амортизации с этапа 6 по 10. Этап подготовки является энергетически отрицательным для метаболизма, поэтому необходимо подавать энергию в форме 2 АТФ. Только фаза амортизации является энергетически положительной, так что в итоге получается выигрыш в энергии в виде 2 нуклеотидов АТФ и 2 нуклеотидов НАДН.

На первых двух стадиях гликолиза 2 фосфатные группы переносятся на глюкозу, которые происходят от 2 нуклеотидов АТФ (аденозинтрифосфат) и, таким образом, превращаются в нуклеотиды АДФ (аденозиндифосфат).

В то время как гликолиз до образования пирувата не зависит от того, преобладают кислородные (аэробные) или бескислородные (анаэробные) условия, дальнейший метаболизм пирувата зависит от того, доступен кислород или нет. Однако, строго говоря, дальнейшие процессы разложения и превращения больше не относятся к гликолизу.

Функция и задача

Гликолиз - один из наиболее важных и наиболее частых центральных метаболических процессов, происходящих внутри клетки. Задача и функция гликолиза заключается в энергетическом и материальном метаболизме простой сахарной D-глюкозы.

АТФ, который получается как часть энергетического метаболизма с добавлением энергии и переносом фосфатной группы на нуклеотид АДФ, служит энергоносителем и поставщиком энергии. Маршрут через АТФ имеет то преимущество, что энергия кратковременно сохраняется и не теряется из-за рассеивания тепла. Кроме того, АТФ можно доставить туда, где требуется энергия, на короткие расстояния.

Энергетически положительный гликолиз также обеспечивает клетку пируватом. Его можно либо ввести в цикл лимонной кислоты и последующую дыхательную цепь, «потребляя» кислород в кислородных условиях в митохондриях клеток для дальнейшего производства энергии, либо его можно использовать в качестве исходного материала для синтеза необходимых веществ.

Основными продуктами распада в круговороте лимонной кислоты являются CO2 (диоксид углерода) и H2O (вода). Энергия, выделяющаяся в процессе окисления, используется в дыхательной цепи для фосфорилирования АДФ в АТФ и поэтому сохраняется в течение короткого времени.

Полный распад глюкозы до воды и углекислого газа с добавлением кислорода энергетически более продуктивен, но имеет тот недостаток, что он может происходить только в кислородных условиях, то есть в условиях, при которых молекулярный кислород доступен в достаточных количествах. Когда требуется высокая работоспособность скелетных мышц, подача кислорода к мышечным клеткам происходит слишком медленно, поэтому они должны получать необходимую энергию от гликолиза.

Еще одним преимуществом гликолиза является его высокая скорость процесса, которая во много раз превышает скорость преобразования в цикле лимонной кислоты.

Болезни и недуги

Гликолиз олицетворяет один из древнейших и наиболее стабильных метаболических процессов живых организмов с точки зрения эволюции. Гликолиз, вероятно, сформировался как один из основных метаболических процессов 3,5 миллиарда лет назад, задолго до развития многоклеточных организмов, потому что все организмы способны к гликолизу и использовать его для выработки энергии.

Известно лишь несколько нарушений или заболеваний, которые явно связаны с нарушением гликолиза. Нарушения процесса гликолиза приводят, прежде всего, к серьезным последствиям для красных кровяных телец (эритроцитов).

Поскольку они не содержат митохондрий, они получают энергию за счет гликолиза. При нарушении энергоснабжения происходит гемолиз, т.е. мембраны эритроцитов растворяются, и гемоглобин переходит непосредственно в сыворотку. Обычно наблюдается дефицит фермента пируваткиназы, поэтому процесс гликолиза прерывается.

Другая причина, которая приводит к подобным симптомам, может быть обнаружена в самих эритроцитах, если они не имеют необходимого фермента KKR (изофермента пируваткиназы).

Болезнь Таруи (болезнь Таруи) - одно из немногих заболеваний, непосредственно нарушающих процесс гликолиза. Это болезнь накопления гликогена. Избыточная глюкоза в сыворотке крови временно преобразуется организмом в полимерный сахар (гликоген), который позже при необходимости превращается обратно в глюкозу для метаболизма посредством гликолиза.

В случае болезни Таруи наследственный генетический дефект приводит к дефициту фосфофруктокиназы, фермента, который вызывает фосфорилирование и превращение глюкозы в фруктозо-1,6-бифосфат (3-я стадия гликолиза). Дефицит фермента вызывает прерывание гликолиза, в результате чего скелетные мышцы не получают должной энергии.Развиваются болезненные мышечные спазмы и гемолитическая анемия, разрушение мембраны красных кровяных телец.