ไกลโคไลซิสคืออะไร? »นิยามและความหมาย

Glycolysis เป็นชุดของกระบวนการทั้งหมดที่ร่างกายดำเนินการโดยอัตโนมัติ เป็นที่ทราบกันดีว่ามนุษย์ต้องการพลังงานจำนวนมากเพื่อให้สามารถทำกิจกรรมประจำวันได้ทั้งหมดด้วยเหตุนี้เขาจึงต้องรักษาอาหารที่ดีโดยใช้ผักโปรตีนผลไม้และเหนือสิ่งอื่นใดมีการรวมกันของแหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุดแห่งหนึ่ง ตัวอย่างเช่นกลูโคส กลูโคสเข้าสู่ร่างกายทางอาหารและในรูปแบบทางเคมีที่แตกต่างกันซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นสารอื่นในภายหลังซึ่งเกิดขึ้นจากกระบวนการเผาผลาญที่แตกต่างกัน

Glycolysis คืออะไร

สารบัญ

Glycolysis หมายถึงวิธีที่ร่างกายเริ่มสลายโมเลกุลของกลูโคสเพื่อให้ได้สารที่สามารถให้พลังงานแก่ร่างกายได้ นี่คือวิถีเมตาบอลิซึมที่รับผิดชอบในการออกซิไดซ์กลูโคสเพื่อให้ได้มาซึ่งพลังงานสำหรับเซลล์ มันแสดงให้เห็นถึงวิธีการทันทีที่สุดในการจับพลังงานนี้ในนอกจากนี้ก็เป็นหนึ่งในเส้นทางที่ถูกเลือกโดยทั่วไปภายในคาร์โบไฮเดรตการเผาผลาญอาหาร

หน้าที่ของมันคือการสร้างโมเลกุลพลังงานสูง NADH และ ATPอันเป็นสาเหตุของการกำเนิดพลังงานของเซลล์ในกระบวนการหมักและการหายใจแบบแอโรบิค

ฟังก์ชั่นอื่นที่ไกลโคไลซิสทำคือการสร้างไพรูเวต (โมเลกุลพื้นฐานภายในเมแทบอลิซึมของเซลล์) ซึ่งผ่านเข้าสู่วัฏจักรของการหายใจของเซลล์ซึ่งเป็นองค์ประกอบของการหายใจแบบแอโรบิค นอกจากนี้ยังสร้างตัวกลางคาร์บอน 3 และ 6 ซึ่งมักใช้ในกระบวนการของเซลล์ที่แตกต่างกัน

Glycolysis ประกอบด้วย 2 ขั้นตอนแต่ละขั้นประกอบด้วย 5 ปฏิกิริยา ขั้นตอนที่ 1 ประกอบด้วยห้าปฏิกิริยาแรกจากนั้นโมเลกุลกลูโคสดั้งเดิมจะถูกเปลี่ยนเป็นโมเลกุล 3-phosphoglyceraldehyde สองโมเลกุล

โดยทั่วไปขั้นตอนนี้เรียกว่าขั้นเตรียมการนั่นคือที่นี่เมื่อกลูโคสถูกแบ่งออกเป็นสองโมเลกุล 3 คาร์บอนต่อกัน การรวมกรดฟอสฟอริกสองตัว (กลีเซอราลดีไฮด์ 3 ฟอสเฟตสองโมเลกุล) นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่าไกลโคไลซิสเกิดขึ้นในพืชโดยทั่วไปข้อมูลนี้มีแนวโน้มที่จะอธิบายใน glycolysis pdf

การค้นพบไกลโคไลซิส

ในปีพ. ศ. 2403 ได้มีการศึกษาวิจัยครั้งแรกที่เกี่ยวข้องกับเอนไซม์ของไกลโคไลซิสซึ่งจัดทำโดยหลุยส์ปาสเตอร์ผู้ค้นพบว่าการหมักเกิดขึ้นเนื่องจากการแทรกแซงของจุลินทรีย์หลายชนิดในปี พ.ศ. 2440 Eduard Buchner ได้ค้นพบสารสกัด เซลล์ที่อาจทำให้เกิดการหมัก

ในปีพ. ศ. 2448 มีการสนับสนุนทฤษฎีอีกอย่างหนึ่งเนื่องจากอาร์เธอร์ฮาร์เดนและวิลเลียมยังระบุว่าเศษส่วนของเซลล์ของมวลโมเลกุลเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการหมักอย่างไรก็ตามมวลเหล่านี้ต้องสูงและไวต่อความร้อนนั่นคือต้องเป็นเอนไซม์.

พวกเขายังอ้างว่าจำเป็นต้องมีเศษส่วนของไซโตพลาสซึมที่มีมวลโมเลกุลต่ำและทนต่อความร้อนนั่นคือโคเอนไซม์ของ ATP, ADP และ NAD + มีรายละเอียดเพิ่มเติมที่ได้รับการยืนยันในปี 1940 ด้วยการแทรกแซงของ Otto Meyerhof และ Luis Leloir ที่เข้าร่วมกับเขาในอีกไม่กี่ปีต่อมา พวกเขามีปัญหาในการกำหนดวิถีการหมักรวมถึงช่วงชีวิตที่สั้นและความเข้มข้นต่ำของตัวกลางในปฏิกิริยาไกลโคไลติกซึ่งมักจะจบลงอย่างรวดเร็ว

นอกจากนี้เอนไซม์ไกลโคไลซิสยังแสดงให้เห็นว่าเกิดขึ้นในไซโตซอลของเซลล์ยูคาริโอตและโปรคาริโอตแต่ในเซลล์พืชปฏิกิริยาไกลโคไลติกอยู่ในวัฏจักรคาลวินซึ่งเกิดขึ้นภายในคลอโรพลาสต์ สิ่งมีชีวิตโบราณทางสายวิวัฒนาการรวมอยู่ในการอนุรักษ์วิถีนี้สำหรับพวกเขาถือว่าเป็นหนึ่งในเส้นทางการเผาผลาญที่เก่าแก่ที่สุด เมื่อไกลโคไลซิสสรุปนี้เสร็จสิ้นคุณสามารถพูดคุยเกี่ยวกับวัฏจักรหรือระยะของมันได้อย่างครอบคลุม

วงจร Glycolysis

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้มีหลายขั้นตอนหรือวัฏจักรในการไกลโคไลซิสที่มีความสำคัญสูงสุดคือระยะการใช้พลังงานและระยะผลประโยชน์ด้านพลังงานซึ่งสามารถอธิบายได้ว่าเป็นโครงการไกลโคไลซิสหรือ เพียงแค่ระบุปฏิกิริยาไกลโคไลซิสแต่ละรายการ ในทางกลับกันสิ่งเหล่านี้แบ่งออกเป็น 4 ส่วนหรือองค์ประกอบพื้นฐานซึ่งจะอธิบายโดยละเอียดด้านล่าง

ระยะการใช้พลังงาน

เป็นเฟสที่รับผิดชอบในการเปลี่ยนโมเลกุลของกลูโคสให้เป็นโมเลกุลของไกลเซอราลดีไฮด์สองโมเลกุลอย่างไรก็ตามเพื่อให้เกิดขึ้นได้จำเป็นต้องใช้ 5 ขั้นตอน ได้แก่ hexokinase, glucose-6-P isomerase, phosphofructokinase, aldolase และ triose ฟอสเฟตไอโซเมอเรสซึ่งจะมีรายละเอียดด้านล่าง:

Hexokinase: เพื่อเพิ่มพลังงานของกลูโคสไกลโคไลซิสต้องสร้างปฏิกิริยานี่คือฟอสโฟรีเลชันของกลูโคส ตอนนี้เพื่อให้การกระตุ้นนี้เกิดขึ้นจำเป็นต้องมีปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์เฮกโซไคเนสนั่นคือการถ่ายโอนกลุ่มฟอสเฟตจาก ATPซึ่งสามารถเพิ่มจากกลุ่มฟอสเฟตไปยังชุดของโมเลกุลที่ คล้ายกับกลูโคสรวมทั้งแมนโนสและฟรุกโตส เมื่อปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นสามารถใช้ในกระบวนการอื่น ๆ ได้ แต่เมื่อจำเป็นเท่านั้น

มีข้อดีสองประการในการฟอสโฟรีเลชันของกลูโคสประการแรกขึ้นอยู่กับการทำให้กลูโคสกลายเป็นสารเมตาบอลิซึมปฏิกิริยาประการที่สองคือการที่กลูโคส 6 ฟอสเฟตไม่สามารถข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ได้ซึ่งแตกต่างจากกลูโคสมาก เนื่องจากมีประจุลบที่หมู่ฟอสเฟตให้กับโมเลกุลด้วยวิธีนี้จึงทำให้การข้ามมีความซับซ้อนมากขึ้น ทั้งหมดนี้ป้องกันไม่ให้สารตั้งต้นพลังงานของเซลล์สูญหาย

กลูโคส -6-P ไอโซเมอเรส: นี่เป็นขั้นตอนที่สำคัญมากเนื่องจากอยู่ที่นี่ซึ่งมีการกำหนดเรขาคณิตโมเลกุลที่จะส่งผลต่อระยะวิกฤตในไกลโคไลซิสขั้นแรกคือกลุ่มที่เพิ่มกลุ่มฟอสเฟตให้กับผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา ประการที่สองคือเมื่อโมเลกุลของไกลเซอราลดีไฮด์ทั้งสองกำลังจะถูกสร้างขึ้นซึ่งในที่สุดจะเป็นสารตั้งต้นของไพรูเวต กลูโคส 6 ฟอสเฟตถูกไอโซเมอร์ไรซ์เป็นฟรุกโตส 6 ฟอสเฟตในปฏิกิริยานี้และผ่านเอนไซม์กลูโคส 6 ฟอสเฟตไอโซเมอเรส
Phosphofructokinase: ในกระบวนการไกลโคไลซิสนี้ฟอสโฟรีเลชันของฟรุกโตส 6 ฟอสเฟตจะเกิดขึ้นที่คาร์บอน 1 นอกจากนี้การใช้จ่ายของ ATP จะดำเนินการผ่านเอนไซม์ phosphofructokinase 1 หรือที่รู้จักกันดีในชื่อ PFK1
เนื่องจากทั้งหมดข้างต้นฟอสเฟตมีพลังงานไฮโดรไลซิสต่ำและเป็นกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ในที่สุดก็ได้รับผลิตภัณฑ์ที่เรียกว่าฟรุกโตส 1,6 บิสฟอสเฟต คุณภาพที่เปลี่ยนกลับไม่ได้นั้นมีความจำเป็นเนื่องจากเปลี่ยนเป็นจุดควบคุมไกลโคไลซิสนั่นคือเหตุผลที่มันถูกวางไว้ในนี้ไม่ใช่ในปฏิกิริยาแรกเนื่องจากมีสารตั้งต้นอื่น ๆ นอกเหนือจากกลูโคสที่สามารถเข้าสู่ไกลโคไลซิสได้

นอกจากนี้ฟรุกโตสยังมีศูนย์ allosteric ที่ไวต่อความเข้มข้นของสารตัวกลางเช่นกรดไขมันและซิเตรต ในปฏิกิริยานี้เอนไซม์ phosphofructokinase 2 จะถูกปล่อยออกมาซึ่งมีหน้าที่ในการ phosphorylating ที่คาร์บอน 2 และควบคุมมัน

Aldolase: เอนไซม์นี้แบ่งเป็น fructose 1,6 bisphosphate เป็นสองโมเลกุล 3 คาร์บอนเรียก trioses โมเลกุลเหล่านี้จะถูกเรียกว่าdihydroxyacetone ฟอสเฟตและ glyceraldehyde 3 ฟอสเฟต การหยุดพักนี้เกิดจากการควบแน่นของ aldol ซึ่งสามารถย้อนกลับได้
ปฏิกิริยานี้มีลักษณะสำคัญคือพลังงานอิสระระหว่าง 20 ถึง 25 Kj / mol และสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะปกติแม้จะน้อยลงตามธรรมชาติ แต่เมื่อพูดถึงสภาวะภายในเซลล์พลังงานอิสระจะมีขนาดเล็กเนื่องจากมี ความเข้มข้นต่ำของสารตั้งต้นและเป็นสิ่งที่ทำให้ปฏิกิริยาย้อนกลับได้อย่างแม่นยำ
ไตรโอสฟอสเฟตไอโซเมอเรส: ในกระบวนการไกลโคไลซิสนี้มีพลังงานอิสระที่เป็นมาตรฐานและเป็นบวกทำให้เกิดกระบวนการที่ไม่เป็นที่ชื่นชอบ แต่สร้างพลังงานอิสระที่เป็นลบซึ่งหมายความว่าทิศทางที่ได้รับการสนับสนุนคือการก่อตัวของ G3P นอกจากนี้ยังต้องคำนึงด้วยว่าสิ่งเดียวที่สามารถทำตามขั้นตอนที่เหลือของไกลโคไลซิสคือไกลเซอราลดีไฮด์ 3 ฟอสเฟตดังนั้นโมเลกุลอื่น ๆ ที่เกิดจากปฏิกิริยาฟอสเฟต dihydroxyacetone จะถูกเปลี่ยนเป็น glyceraldehyde 3 phosphate

ในขั้นตอนนี้เฉพาะ ATP เท่านั้นที่ถูกใช้ในขั้นตอนที่หนึ่งและสามนอกจากนี้ควรจำไว้ในขั้นตอนที่สี่ซึ่งจะสร้างโมเลกุลของไกลเซอราลดีไฮด์ -3- ฟอสเฟตแต่ในปฏิกิริยานี้จะมีการสร้างโมเลกุลที่สอง ด้วยเหตุนี้จึงควรเข้าใจว่าจากที่นั่นปฏิกิริยาต่อไปนี้ทั้งหมดเกิดขึ้นสองครั้งซึ่งเกิดจากโมเลกุลของไกลเซอราลดีไฮด์ 2 โมเลกุลที่สร้างจากเฟสเดียวกัน

ระยะประโยชน์ด้านพลังงาน

ในขณะที่พลังงาน ATP ถูกใช้ไปในระยะแรกในระยะนี้ไกลเซอราลดีไฮด์จะกลายเป็นโมเลกุลที่มีพลังงานมากขึ้นดังนั้นในที่สุดก็จะได้รับประโยชน์สุดท้ายคือ 4 โมเลกุลของ ATP แต่ละปฏิกิริยาไกลโคไลซิสอธิบายไว้ในส่วนนี้:

Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase: ในปฏิกิริยานี้ glyceraldehyde -3-phosphateจะถูกออกซิไดซ์โดยใช้ NAD + จากนั้นจะสามารถเติมฟอสเฟตไอออนลงในโมเลกุลได้ซึ่งดำเนินการโดยเอนไซม์ไกลเซอราลดีไฮด์ 3-phosphate dehydrogenase ใน5 ขั้นตอนด้วยวิธีนี้ เพิ่มพลังงานทั้งหมดของสารประกอบ
Phosphoglycerate kinase:ในปฏิกิริยานี้เอนไซม์ phosphoglycerate ไคเนสสามารถถ่ายโอนกลุ่มฟอสเฟตของ 1,3 bisphosphoglycerate ไปยังโมเลกุล ADP ซึ่งจะสร้างโมเลกุล ATP ตัวแรกในเส้นทางผลประโยชน์ด้านพลังงาน เนื่องจากกลูโคสถูกเปลี่ยนเป็นโมเลกุลของไกลเซอราลดีไฮด์ 2 โมเลกุลจึงมีการกู้คืน 2 ATP ในระยะนี้
การกลายพันธุ์ของฟอสฟอรัสไลเซเรต: สิ่งที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยานี้คือการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของฟอสเฟต C3 เป็น C2 ทั้งสองมีความคล้ายคลึงกันและพลังงานที่ผันกลับได้โดยมีการแปรผันของพลังงานอิสระที่ใกล้เคียงกับศูนย์ ที่นี่ 3 phosphoglycerate ที่ได้จากปฏิกิริยาก่อนหน้านี้จะถูกเปลี่ยนเป็น 2 phosphoglycerate อย่างไรก็ตามเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยานี้คือ phosphoglycerate mutase
Enolase: เอนไซม์นี้ให้การสร้างพันธะคู่ใน 2 phosphoglycerate ทำให้โมเลกุลของน้ำที่เกิดจากไฮโดรเจนจาก C2 และ OH จาก C3 ถูกกำจัดออกไปจึงส่งผลให้ phosphoenolpyruvate
Pyruvate kinase: ที่นี่การลดลงของ phosphoenolpyruvate จะเกิดขึ้นจากนั้นจึงได้รับเอนไซม์ไพรูเวตและ ATP ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ซึ่งเกิดขึ้นจากไพรูเวตไคเนส (เอนไซม์ที่ขึ้นอยู่กับโพแทสเซียมและ แมกนีเซียม.

ผลิตภัณฑ์ของไกลโคไลซิส

เนื่องจากทิศทางการเผาผลาญของตัวกลางในปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับความต้องการของเซลล์ตัวกลางแต่ละชนิดถือได้ว่าเป็นผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาจากนั้นผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดจะเป็น (เรียงตามปฏิกิริยาที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้) ดังนี้:

กลูโคส 6 ฟอสเฟต
ฟรุกโตส 6 ฟอสเฟต
ฟรุกโตส 1,6 บิสฟอสเฟต
ไดไฮดรอกซีอะซิโตนฟอสเฟต
Glyceraldehyde 3 ฟอสเฟต
1,3 bisphosphoglycerate
3 ฟอสฮอกไลซิเรต
2 ฟอสฮอกไลซิเรต
ฟอสโฟโนลไพรูเวต
ไพรูเวท

กลูโคโนเจเนซิส

มันเป็นเส้นทาง anabolicที่การสังเคราะห์ไกลโคเจนเกิดขึ้นผ่านสารตั้งต้นง่ายๆนี่คือกลูโคส 6 ฟอสเฟต Glycogenesis เกิดขึ้นในตับและกล้ามเนื้อ แต่เกิดขึ้นน้อยกว่าในระยะหลัง มันถูกกระตุ้นผ่านอินซูลินเพื่อตอบสนองต่อระดับกลูโคสที่สูงซึ่งอาจเกิดขึ้นหลังจากรับประทานอาหารที่มีคาร์โบไฮเดรต

gluconeogenesisจะถูกสร้างขึ้นโดยการใช้มาตรการซ้ำหน่วยกลูโคสที่มาใน รูปแบบของ UDP กลูโคสไปเป็นไกลโคเจนแยกที่มีอยู่ก่อนหน้านี้และที่อยู่บนพื้นฐานของโปรตีน glycogenin ซึ่งจะเกิดขึ้นโดยสองโซ่ autoglicosilan และนอกจากนี้ยังสามารถเชื่อมโยงโซ่กับกลูโคสออกเทมเมอร์

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ Glycolysis