glikolízis

A glikolízis emberben és szinte minden többsejtű szervezetben az egyszerű cukrok, például a D-glükóz biokatalitikusan szabályozott lebontását tartalmazza.

A degradáció és a glükóz piruváttá alakulásának folyamata tíz egymást követő lépésben megy végbe, és egyenlően zajlik le mind aerob, mind anaerob körülmények között.

A glikolízist az energia előállításához használják, és a piruvát biztosítja az egyes anyagok biokémiai szintézisének első előkészítését. A jobb minőségű szénhidrátok (többcukor) lebontása szintén glikolízisen megy keresztül, miután egyszerű cukrokra bontották őket.

Mi a glikolízis?

A glikolízis az egyszerű cukor D-glükóz lebontásának központi anyagcsere-folyamata, és a citoszol sejtjeiben zajlik, a sejtplazma folyékony részében. A lebontási folyamat 10 egymást követő enzimatikusan vezérelt egyedi lépésben zajlik. A glükolízisből származó teljes mérleg végtermékei glükózmolekulánként 2 piruvát molekula, 2 ATP nukleotid és 2 NADH nukleotid.

A 10 különálló lépés két részre osztható: az előkészítési szakasz az 1-től az 5-ös lépésig és az amortizációs szakasz a 6-tól 10-ig. Az előkészítési szakasz energetikai szempontból negatív az anyagcserére, tehát 2 ATP formájában energiát kell szolgáltatni. Csak az amortizációs fázis van energetikai szempontból pozitív, tehát egyensúlyban van energianyereség 2 ATP nukleotid és 2 NADH nukleotid formájában.

A glikolízis első két lépésében 2 foszfátcsoport kerül a glükózba, amelyek 2 ATP nukleotidból (adenozin-trifoszfát) származnak, és így átalakulnak ADP nukleotidokká (adenozin-difoszfáttá).

Noha a glikolízis a piruvát képződéséig független attól, hogy mérgező (aerob) vagy anoxikus (anaerob) körülmények fennállnak-e, a piruvát további metabolizmusa attól függ, hogy rendelkezésre áll-e oxigén vagy sem. Szigorúan véve azonban a további bontási és átalakítási folyamatok már nem tartoznak a glikolízisbe.

Funkció és feladat

A glikolízis az egyik legfontosabb és leggyakoribb központi anyagcsere folyamat, amely egy sejtben zajlik. A glikolízis feladata és funkciója az egyszerű cukor D-glükóz energetikai és anyagcseréje.

Az ATP, amelyet az energia metabolizmusának részeként nyernek az energia hozzáadásával és a foszfátcsoport átadásával az ADP nukleotidba, energiahordozóként és energiaszolgáltatóként szolgál. Az ATP-n keresztüli út azzal az előnnyel jár, hogy az energiát rövid ideig tárolják, és nem veszítik el a hőeloszlás miatt. Ezenkívül az ATP-t rövid távolságra el lehet vinni arra a helyre, ahol energia szükséges.

Az energetikailag pozitív glikolízis a sejtet piruváttal is ellátja. Ez bevihető a citromsav-ciklusba és az azt követő légzési láncba azáltal, hogy oxigént „fogyaszt” oxigén körülmények között a sejtek mitokondriumaiban további energiatermelés céljából, vagy felhasználható kiindulási anyagként a szükséges anyagok szintéziséhez.

A citromsav-ciklus fő bomlástermékei a CO2 (szén-dioxid) és a H2O (víz). Az oxidációs folyamat során felszabadult energiát a légzési láncban felhasználják az ADP foszforilálására ATP-re, és ezért egy ideig tárolódnak.

A glükóz vízre és szén-dioxidra történő teljes lebontása oxigén hozzáadásával energetikailag eredményesebb, de annak hátránya, hogy csak oxigén körülmények között történhet, azaz olyan körülmények között, amelyekben a molekuláris oxigén elegendő mennyiségben rendelkezésre áll. Ha a vázizmok nagy teljesítményére van szükség, az izomsejtek oxigénellátása túl lassú, tehát a glikolízisből a szükséges energiát kell felhívniuk.

A glikolízis további előnye a nagy folyamatsebesség, amely sokszorosa a citromsav cikluson belüli konverziós sebességnek.

Betegségek és betegségek

A glikolízis az élő szervezetek evolúciós szempontból az egyik legrégebbi és legstabilabb anyagcsere-folyamatát testesíti meg. A glikolízist valószínűleg 3,5 milliárd évvel ezelőtt, jóval a többsejtű organizmusok kifejlődése előtt alakították ki, mint az egyik alapvető anyagcsere-folyamatot, mert minden organizmus képes glikolízisre és felhasználja azt az energia előállítására.

Csak néhány olyan rendellenesség vagy betegség ismert, amelyek kifejezetten a glikolízissel kapcsolatosak. A glikolízis folyamatának zavara elsősorban a vörösvértestekre (vörösvértestekre) gyakorolt ​​súlyos hatásokhoz vezet.

Mivel nem tartalmaznak mitokondriumokat, a glikolízis révén táplálkoznak. Ha az energiaellátás megszakad, akkor hemolízis következik be, azaz a vörösvértest membránjai feloldódnak és a hemoglobin közvetlenül a szérumba jut. Általában hiány van a piruvát-kináz enzimben, így a glikolízis folyamata megszakad.

Egy másik, hasonló tünetekhez vezető okot magukban a vörösvértestekben lehet megtalálni, ha nem rendelkeznek a szükséges KKR enzimmel (a piruvát-kináz izoenzimje).

A Tarui-kór (Tarui-kór) azon kevés betegség egyike, amely közvetlenül megszakítja a glikolízis folyamatát. Ez egy glikogén tároló betegség. A vérszérumban levő túlzott glükózmennyiséget a test ideiglenesen polimer cukorká (glikogénné) alakítja, amelyet később szükség esetén visszavált glükózzá, hogy glikolízissel metabolizálódjanak.

Tarui-kór esetén egy öröklött genetikai hiba a foszfofruktokináz hiányához vezet, amely enzim a glükóz foszforilációját és átalakulását fruktóz-1,6-bifoszfáttá alakítja (a glikolízis 3. lépése). Az enzimhiány miatt a glikolízis megszakad, így a vázizmok nem lesznek megfelelően ellátva energiával.Fájdalmas izomgörcsök és hemolitikus vérszegénység alakul ki, a vörösvértestek membránja lebomlik.