Гліколіз

The Гліколіз містить у людини та майже у всіх багатоклітинних організмах біокаталітично контрольований розпад простих цукрів, таких як D-глюкоза.

Процес деградації та перетворення глюкози в піруват відбувається в десять послідовних етапів і може проходити однаково в аеробних та анаеробних умовах.

Гліколіз використовується для отримання енергії, а піруват забезпечує першу попередню стадію для біохімічного синтезу певних речовин. Розпад високоякісних вуглеводів (декількох цукрів) також проходить через гліколіз після розбиття на прості цукри.

Що таке гліколіз?

Гліколіз - це центральний метаболічний процес розщеплення простого цукрового D-глюкози і відбувається в клітинах цитозолу, рідкої частини клітинної плазми.

Гліколіз - це центральний метаболічний процес розщеплення простого цукрового D-глюкози і відбувається в клітинах цитозолу, рідкої частини клітинної плазми. Процес деградації відбувається в 10 послідовних ферментативно контрольованих окремих етапів. Кінцевими продуктами загального балансу від гліколізу на молекулу глюкози є 2 молекули пірувату, 2 нуклеотиди АТФ та 2 нуклеотиди НАДН.

10 окремих етапів можна розділити на дві фази: фаза підготовки від стадії 1 до 5 та фаза амортизації від 6 до 10 етапу. Фаза підготовки енергетично негативна для метаболізму, тому енергія у вигляді 2 АТФ повинна надходити. Тільки фаза амортизації є енергетично позитивною, так що на балансі відбувається приріст енергії у вигляді 2 нуклеотидів АТФ та 2 нуклеотидів НАДН.

На перших двох стадіях гліколізу до глюкози переносяться 2 фосфатні групи, які надходять з 2 нуклеотидів АТФ (аденозинтрифосфат) і які, таким чином, перетворюються в нуклеотиди АДФ (аденозиндифосфат).

Хоча гліколіз аж до утворення пірувату не залежить від того, переважають оксидні (аеробні) чи аноксичні (анаеробні) умови, подальший метаболізм пірувату залежить від того, чи є кисень, чи ні. Однак, строго кажучи, подальші процеси руйнування та конверсії вже не належать до гліколізу.

Функція та завдання

Гліколіз - один з найважливіших і найчастіших центральних процесів обміну речовин, що відбуваються всередині клітини. Завдання та функція гліколізу полягає в енергійному та матеріальному обміні простого цукрового D-глюкози.

АТФ, який отримують у складі енергетичного обміну з додаванням енергії та перенесенням фосфатної групи в нуклеотид АДФ, виступає енергоносієм та постачальником енергії. Маршрут через АТФ має ту перевагу, що енергія акумулюється коротко і не втрачається через тепловиділення. Крім того, АТФ можна підвести до місця, де необхідна енергія на невеликі відстані.

Енергетично позитивний гліколіз також забезпечує клітину піруватом. Він може бути або введений у цикл лимонної кислоти та наступний дихальний ланцюг, "споживаючи" кисень в умовах оксиду в мітохондріях клітин для подальшої генерації енергії, або він може бути використаний як вихідний матеріал для синтезу необхідних речовин.

Основними продуктами розпаду циклу лимонної кислоти є CO2 (вуглекислий газ) та H2O (вода). Енергія, що виділяється в процесі окислення, використовується в дихальному ланцюзі для фосфорилювання АДФ до АТФ і тому зберігається на короткий час.

Повний розпад глюкози до води та вуглекислого газу з додаванням кисню є енергетично більш продуктивним, але має той недолік, що він може відбуватися лише в оксидних умовах, тобто в умовах, за яких молекулярний кисень доступний у достатній кількості. Коли потрібні високі показники роботи скелетних м’язів, надходження кисню до м’язових клітин відбувається занадто повільно, щоб їм довелося черпати необхідну енергію з гліколізу.

Ще однією перевагою гліколізу є його висока швидкість процесу, яка в багато разів перевищує швидкість конверсії протягом циклу лимонної кислоти.

Хвороби та недуги

Гліколіз являє собою один з найдавніших і найстабільніших обмінних процесів живих організмів в еволюційному плані. Гліколіз, ймовірно, розроблявся як один із основних метаболічних процесів 3,5 мільярда років тому, задовго до розвитку багатоклітинних організмів, оскільки всі організми здатні до гліколізу та використовують його для отримання енергії.

Відомо лише кілька розладів або захворювань, які явно пов'язані з порушенням гліколізу. Порушення процесу гліколізу призводять насамперед до серйозного впливу на еритроцити (еритроцити).

Оскільки вони не містять мітохондрій, вони покладаються на постачання енергії за допомогою гліколізу. Якщо порушено енергопостачання, відбувається гемоліз, тобто мембрани еритроцитів розчиняються, і гемоглобін переходить безпосередньо в сироватку крові. Зазвичай спостерігається дефіцит ферменту піруваткінази, завдяки чому процес гліколізу переривається.

Ще одна причина, що призводить до подібних симптомів, може бути виявлена ​​в самих еритроцитах, якщо вони не мають необхідного ферменту KKR (ізоферменту піруваткінази).

Хвороба Таруя (хвороба Таруя) - одне з небагатьох захворювань, яке безпосередньо порушує процес гліколізу. Це захворювання зберігання глікогену. Надлишок глюкози в сироватці крові організмом тимчасово перетворюється в полімерний цукор (глікоген), який згодом при необхідності перетворюється назад у глюкозу для метаболізації шляхом гліколізу.

У випадку хвороби Таруя успадкований генетичний дефект призводить до дефіциту фосфофруктокінази - ферменту, який викликає фосфорилювання та перетворення глюкози у фруктозу-1,6-біфосфат (3-й етап гліколізу). Дефіцит ферменту спричиняє переривання гліколізу, щоб скелетні м’язи не були належним чином забезпечені енергією.Розвиваються хворобливі м’язові спазми та гемолітична анемія, руйнуються мембрани еритроцитів.