Phản ứng glycolysis hiếu khí và số phận của các trung gian glycolytic



các glycolysis hiếu khí Nó được định nghĩa là việc sử dụng glucose dư thừa không được xử lý bằng quá trình phosphoryl hóa oxy hóa để hình thành các sản phẩm "lên men", ngay cả trong điều kiện nồng độ oxy cao và mặc dù hiệu quả năng lượng giảm.

Nó thường được tìm thấy trong các mô có tỷ lệ tăng sinh cao, tiêu thụ glucose và oxy cao. Ví dụ về điều này là các tế bào khối u ung thư, một số tế bào ký sinh trong máu của động vật có vú và thậm chí là tế bào của một số khu vực trong não của động vật có vú.

Năng lượng được chiết xuất từ ​​quá trình dị hóa glucose được bảo tồn dưới dạng ATP và NADH, được sử dụng ở hạ lưu trong các quá trình trao đổi chất khác nhau.

Trong quá trình glycolysis hiếu khí, pyruvate được hướng vào chu trình Krebs và chuỗi vận chuyển điện tử, nhưng nó cũng được xử lý bằng con đường lên men để tái tạo NAD + mà không cần sản xuất thêm ATP, kết thúc bằng sự hình thành của lactate..

Quá trình phân hủy hiếu khí hoặc kỵ khí xảy ra chủ yếu ở cytosol, ngoại trừ các sinh vật như trypanosomatids, có các bào quan glycolytic chuyên biệt được gọi là glycosome.

Glycolysis là một trong những con đường trao đổi chất được biết đến nhiều nhất. Nó được xây dựng hoàn toàn vào những năm 1930 bởi Gustav Embden và Otto Meyerhof, người đã nghiên cứu con đường trong các tế bào cơ xương. Tuy nhiên, glycolysis hiếu khí được gọi là hiệu ứng Warburg kể từ năm 1924.

Chỉ số

  • 1 phản ứng
    • 1.1 Giai đoạn đầu tư năng lượng
    • 1.2 Giai đoạn phục hồi năng lượng
  • 2 Điểm đến của các trung gian glycolytic
  • 3 tài liệu tham khảo

Phản ứng

Quá trình dị hóa hiếu khí của glucose xảy ra trong mười bước xúc tác enzyme. Nhiều tác giả cho rằng các bước này được chia thành một giai đoạn đầu tư năng lượng, nhằm mục đích tăng hàm lượng năng lượng tự do trong các trung gian, và một bước khác là thay thế và tăng năng lượng dưới dạng ATP.

Giai đoạn đầu tư năng lượng

1-Phosphoryl hóa glucose thành glucose 6-phosphate được xúc tác bởi hexokinase (HK). Trong phản ứng này, một phân tử ATP, hoạt động như một nhà tài trợ nhóm phốt phát, được đảo ngược cho mỗi phân tử glucose. Nó tạo ra glucose 6-phosphate (G6P) và ADP, và phản ứng là không thể đảo ngược.

Enzym nhất thiết đòi hỏi phải hình thành một Mg-ATP2- hoàn chỉnh cho chức năng của nó, đó là lý do tại sao nó xứng đáng với các ion magiê.

2-Đồng phân hóa G6P thành fructose 6-phosphate (F6P). Nó không liên quan đến chi tiêu năng lượng và là một phản ứng thuận nghịch được xúc tác bởi phosphoglucose isomerase (PGI).

3-Phosphoryl hóa F6P thành fructose 1,6-bisphosphate được xúc tác bởi phosphofurationokinase-1 (PFK-1). Một phân tử ATP được sử dụng như một nhà tài trợ nhóm phốt phát và các sản phẩm của phản ứng là F1.6-BP và ADP. Nhờ giá trị G, phản ứng này không thể đảo ngược (giống như phản ứng 1).

4-Sự phân hủy xúc tác của F1.6-BP trong dihydroxyacetone phosphate (DHAP), một ketose và glyceraldehyd 3-phosphate (GAP), một aldose. Enzym aldolase chịu trách nhiệm cho sự ngưng tụ aldol thuận nghịch này.

5-Triose phosphate isomerase (TIM) chịu trách nhiệm cho sự xen kẽ của triose phosphate: DHAP và GAP, mà không cần thêm năng lượng đầu vào.

Giai đoạn phục hồi năng lượng

1-GAP bị oxy hóa bởi glyceraldehyd 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), xúc tác chuyển một nhóm phosphate thành GAP để tạo thành 1,3-biphosphoglycerate. Trong phản ứng này, hai phân tử NAD + bị khử trên mỗi phân tử glucose và hai phân tử phosphate vô cơ được sử dụng.

Mỗi NADH được tạo ra đi qua chuỗi vận chuyển điện tử và 6 phân tử ATP được tổng hợp bằng quá trình phosphoryl oxy hóa.

2-Phosphoglycerate kinase (PGK) chuyển một nhóm phosphoryl từ 1,3-biphosphoglycerate sang ADP, tạo thành hai phân tử ATP và hai trong số 3-phosphoglycerate (3PG). Quá trình này được gọi là quá trình phosphoryl hóa ở cấp độ cơ chất.

Hai phân tử ATP tiêu thụ trong các phản ứng của HK và PFK được thay thế bằng PGK trong bước này của tuyến đường.

3-3PG được chuyển đổi thành 2PG bởi mutase phosphoglycerate (PGM), xúc tác sự dịch chuyển của nhóm phosphoryl giữa carbon 3 và 2 của glycerate theo hai bước và có thể đảo ngược. Ion magiê cũng được yêu cầu bởi enzyme này.

4-Một phản ứng mất nước được xúc tác bởi enolase chuyển đổi 2PG thành phosphoenolpyruvate (PEP) trong một phản ứng không cần đảo ngược năng lượng, nhưng tạo ra một hợp chất có tiềm năng năng lượng lớn hơn để chuyển nhóm phosphate sau này.

5-Cuối cùng, pyruvate kinase (PYK) xúc tác cho việc chuyển nhóm phosphoryl trong PEP thành một phân tử ADP, với sự sản xuất đồng thời pyruvate. Hai phân tử ADP được sử dụng cho mỗi phân tử glucose và 2 phân tử ATP được tạo ra. PYK sử dụng các ion kali và magiê.

Do đó, tổng sản lượng năng lượng của glycolysis là 2 phân tử ATP cho mỗi phân tử glucose đi vào tuyến đường. Trong điều kiện hiếu khí, sự phân hủy glucose hoàn toàn ngụ ý thu được từ 30 đến 32 phân tử ATP.

Điểm đến của các trung gian glycolytic

Sau khi glycolysis, pyruvate bị khử carboxyl, tạo ra CO2 và tặng nhóm acetyl cho acetyl coenzyme A, cũng bị oxy hóa thành CO2 trong chu trình Krebs.

Các electron được giải phóng trong quá trình oxy hóa này được vận chuyển đến oxy thông qua các phản ứng của chuỗi hô hấp ty thể, điều này cuối cùng thúc đẩy quá trình tổng hợp ATP trong cơ quan này.

Trong quá trình glycolysis hiếu khí, sự dư thừa pyruvate được sản xuất được xử lý bởi enzyme lactate dehydrogenase, tạo thành lactate và tái tạo một phần của NAD + được tiêu thụ trong glycolysis, nhưng không có sự hình thành các phân tử ATP mới.

Ngoài ra, pyruvate có thể được sử dụng trong các quá trình đồng hóa dẫn đến sự hình thành của axit amin alanine, hoặc nó cũng có thể hoạt động như một bộ xương để tổng hợp các axit béo.

Giống như pyruvate, sản phẩm cuối cùng của glycolysis, nhiều chất trung gian phản ứng thực hiện các chức năng khác trong các lộ trình dị hóa hoặc đồng hóa quan trọng đối với tế bào.

Đó là trường hợp glucose 6-phosphate và con đường pentose phosphate, nơi thu được các chất trung gian của các ribosome trong axit nucleic.

Tài liệu tham khảo

  1. Akram, M. (2013). Đánh giá nhỏ về Glycolysis và Ung thư. J. Hủy. Giáo dục., 28, 454-457.
  2. Esen, E., & Long, F. (2014). Glycolysis hiếu khí ở Osteoblasts. Đại diện Curr Osteoporos, 12, 433-438.
  3. Haanstra, J.R., González-Marcano, E.B., Gualdrón-López, M., & Michels, P.M. (2016). Sinh học, duy trì và động lực học của glycosome trong ký sinh trùng trypanosomatid. Biochimica et Biophysica Acta - Nghiên cứu tế bào phân tử, 1863(5), 1038-1048.
  4. Jones, W., & Bianchi, K. (2015). Glycolysis hiếu khí: vượt quá sự tăng sinh. Biên giới trong Miễn dịch học, 6, 1-5.
  5. Kawai, S., Mukai, T., Mori, S., Mikami, B., & Murata, K. (2005). Giả thuyết: cấu trúc, sự tiến hóa và tổ tiên của glucose kinase trong họ hexokinase. Tạp chí khoa học sinh học và kỹ thuật sinh học, 99(4), 320-330.
  6. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Nguyên tắc sinh hóa của Lehninger. Phiên bản Omega (Tái bản lần thứ 5).