İçerik
Hepsi bir veya daha fazla bireysel hücreden oluşan canlılar prokaryotlara ve ökaryotlara ayrılabilir.
Neredeyse tüm hücreler güveniyor glikoz Metabolik ihtiyaçları için ve bu molekülün parçalanmasındaki ilk adım, adı verilen reaksiyon dizisidir. glikoliz (kelimenin tam anlamıyla, "glikoz bölme"). Glikolizde, tek bir glikoz molekülü, bir çift piruvat molekülü ve adenosin trifosfat (ATP) formunda mütevazı bir miktarda enerji elde etmek için bir dizi reaksiyona girer.
Bununla birlikte, bu ürünlerin nihai kullanımı, hücre tipinden hücre tipine göre değişir. Prokaryotik organizmalar katılmamaktadır aerobik solunum. Bu, prokaryotların moleküler oksijeni kullanamadığı anlamına gelir (O2). Bunun yerine, piruvat fermantasyon (anaerobik solunum).
Bazı kaynaklar ökaryotlarda "hücresel solunum" sürecinde glikoliz içerir, çünkü doğrudan aerobik solunum (yani, Krebs döngüsü ve elektron taşıma zincirinde oksidatif fosforilasyon). Daha kesin olarak, glikolizin kendisi aerobik bir işlem değildir, çünkü oksijene dayanmaz ve O olup olmadığına bakar2 mevcut.
Bununla birlikte, glikoliz bir önkoşul tepkimeleri için piruvat sağladığı için aerobik solunumun her iki kavramı da bir kerede öğrenmek doğaldır.
Glikoz Nedir?
Glikoz, insan biyokimyasında en önemli tek karbonhidrat görevi gören altı karbonlu bir şekerdir. Karbonhidratlar, oksijene ek olarak karbon (C) ve hidrojen (H) içerir ve bu bileşiklerde C'nin H'ye oranı her zaman 1: 2'dir.
Şekerler, nişastalar ve selüloz dahil diğer karbonhidratlardan daha küçüktür. Aslında, glikoz sıklıkla yinelenen bir alt birimdir veya monomer, bu daha karmaşık moleküllerde. Glikozun kendisi monomerlerden oluşmaz ve bu nedenle bir monosakarit ("bir şeker") olarak kabul edilir.
Glikoz için formül C6'H12Ö6. Molekülün ana kısmı, beş C atomu ve O atomlarından birini içeren altıgen bir halkadan oluşur. Altıncı ve son C atomu, hidroksil içeren bir metil grubu (-CH) olan bir yan zincirde bulunur.2OH).
Glikoliz Yolu
Hücre sitoplazmasında gerçekleşen glikoliz işlemi, 10 ayrı reaksiyondan oluşur.
Genellikle tüm ara ürün ve enzimlerin isimlerini hatırlamak gerekli değildir. Ancak, genel resmin kesin olarak anlaşılması faydalıdır. Bu, yalnızca glikolizin, belki de Dünya üzerindeki yaşam tarihindeki en önemli tek reaksiyon olduğu için değil, aynı zamanda basamakların, ekzotermik (enerjik açıdan olumlu) reaksiyonlar sırasında enzimlerin etkisi de dahil olmak üzere, hücreler içinde bir dizi ortak olayı güzel bir şekilde göstermesi nedeniyledir.
Glikoz bir hücreye girdiğinde, hekzokinaz enzimi tarafından desteklenir ve fosforile edilir (yani, genellikle Pi yazılı olan bir fosfat grubu eklenir). Bu, hücrenin içindeki molekülü negatif elektrostatik yük ile donatmak suretiyle yakalar.
Bu molekül kendini fosforile edilmiş bir fruktoz formunda yeniden düzenler, bu daha sonra başka bir fosforilasyon aşamasına geçer ve fruktoz-1,6-bisfosfat olur. Bu molekül daha sonra iki gliseraldehit-3-fosfat molekülü verecek şekilde biri diğerine hızlı bir şekilde dönüştürülen iki benzer üç karbonlu moleküle bölünür.
Bu madde, art arda olmayan adımlarla fosfat gruplarının erken ilavesi tersine çevrilmeden önce iki kat fosforile edilmiş bir moleküle yeniden düzenlenir. Bu adımların her birinde, bir adenosin difosfat molekülü (ADP), enzim-substrat kompleksi (her ne şekilde reaksiyona giriyor olursa olsun hangi molekül tarafından oluşturulan yapının adı ve reaksiyonun tamamlanmasına yol açan enzim) ile gerçekleşir.
Bu ADP, mevcut üç karbon molekülünün her birinden bir fosfat kabul eder. Sonunda, iki piruvat molekülü sitoplazmada oturur, hücrenin girmesini gerektirdiği veya barındırma yeteneğine sahip olduğu herhangi bir yola yayılmaya hazırdır.
Glikolizin Özeti: Girdiler ve Çıktılar
Glikolizin tek gerçek reaktanı bir glikoz molekülüdür. Her bir ATP ve NAD + (nikotinamid adenin dinükleotidi, bir elektron taşıyıcısı) olmak üzere iki molekül reaksiyon dizisi sırasında eklenmiştir.
36 (veya 38) ATP ile birlikte, reaktifler olarak glikoz ve oksijen ile listelenen hücresel solunum sürecini ve ürünler olarak karbon dioksit ve suyu göreceksiniz. Fakat glikoliz, bu enerjinin glikozdan aerobik ekstraksiyonuyla sonuçlanan ilk reaksiyon dizisidir.
Toplamda dört ATP molekülü üç-glikoliz bileşenini içeren reaksiyonlarda üretilir - ikisi 1,3-bifosfogliserat molekülleri çiftinin iki fosforgliserit molekülüne dönüştürülmesi sırasında iki, bir çift fosfoenolpiruvat molekülünün ikiye dönüştürülmesi sırasında glikolizin sonunu temsil eden piruvat molekülleri. Bunların tümü, substrat düzeyinde fosforilasyon yoluyla sentezlenir, bu, ATP'nin, başka bir işlemin bir sonucu olarak oluşmak yerine, ADP'ye inorganik fosfatın (Pi) doğrudan eklenmesinden geldiği anlamına gelir.
İki glikolizde, önce glikoz glukoz-6-fosfata fosforile edildiğinde ve sonra iki adım sonra fruktoz-6-fosfat, fruktoz-1,6-bisfosfata fosforile edildiğinde iki ATP'ye ihtiyaç duyulmaktadır. Dolayısıyla, ATP'deki glikolizde işlemden geçen bir glikoz molekülünün net sonucu, kazanılan piruvat moleküllerinin sayısıyla ilişkilendirirseniz hatırlanması kolay olan iki moleküldür.
Ek olarak, gliseraldehit-3-fosfatın 1,3-bifosfogliserat'a dönüştürülmesi sırasında, iki NAD + molekülü, NADH'nin iki molekülüne indirgenir, ikincisi dolaylı bir enerji kaynağı olarak işlev görür; diğer işlemler, aerobik solunum.
Kısacası, net glikoliz verimi bu nedenle 2 ATP, 2 piruvat ve 2 NADH. Bu, aerobik solunumda üretilen ATP miktarının ancak yüzde yirmisidir, ancak prokaryotlar, ökaryotlardan çok daha küçük ve daha az karmaşık bir kural olduğu için, daha düşük metabolik talepleri ile eşleşebildiklerinden, buna göre daha azına ulaşabilmektedirler. -deal şeması.
(Buna bakmanın başka bir yolu, elbette bakteri içindeki aerobik solunum eksikliğinin, onları önemli kılan şeylerden daha büyük, daha çeşitli canlılara dönüşmelerini engellemesidir.)
Glikoliz Ürünlerinin Kaderi
Prokaryotlarda, glikoliz yolu tamamlandıktan sonra organizma, sahip olduğu hemen hemen her metabolik kartı oynamıştır. Piruvat, laktat yoluyla daha da metabolize edilebilir. fermantasyonveya anaerobik solunum. Fermantasyonun amacı, laktat üretmek değil, NADH'den NAD + 'ı yeniden üretmektir, böylece glikolizde kullanılabilir.
(Bunun, maya etkisi altında piruvattan etanolün üretildiği alkol fermantasyonundan farklı olduğuna dikkat edin.)
Ökaryotlarda piruvatın çoğu, aerobik solunumda ilk adım kümesine girer: Krebs döngüsü, ayrıca trikarboksilik asit (TCA) döngüsü veya sitrik asit döngüsü olarak da adlandırılır. Bu, piruvatın iki karbonlu bileşik asetil koenzim A (CoA) ve karbon dioksit (CO'ya dönüştürüldüğü mitokondri içinde gerçekleşir)2).
Bu sekiz aşamalı döngünün rolü, sonraki reaksiyonlar için daha yüksek enerjili elektron taşıyıcıları üretmektir - 3 NADH, bir FADH2 (azalan flavin adenin dinükleotidi) ve bir GTP (guanosin trifosfat).
Bunlar mitokondriyal zardaki elektron taşıma zincirine girdiğinde, oksidatif fosforilasyon adı verilen bir işlem, elektronları bu yüksek enerjili taşıyıcılardan oksijen moleküllerine kaydırır, sonuçta glikoz molekülü başına 36 (veya muhtemelen 38) ATP molekülünün üretimi olur " memba."
Aerobik metabolizmanın çok daha yüksek verimi ve verimi, esasen prokaryotlar ve ökaryotlar arasındaki temel farkların hepsini önceki öncekiyle açıklar ve ikincisine yol açtığına inanılır.