Chia sẻ:
Các giai đoạn và chức năng của Glucolysis
các đường phân hoặc glycolysis là quá trình mà một phân tử glucose bị phân hủy thành hai phân tử pyruvate. Năng lượng được tạo ra thông qua quá trình đường phân, được cơ thể sử dụng trong các quá trình tế bào khác nhau.
Glycolysis còn được gọi là chu trình Embden-Meyerhof, để vinh danh Gustav Embden và Otto Fritz Meyerhof, những người đã phát hiện ra thủ tục này.
Glycolysis được tạo ra trong các tế bào, đặc biệt là trong cytosol nằm trong tế bào chất. Đây là thủ tục phổ biến nhất trong tất cả các sinh vật sống, bởi vì nó được tạo ra trong tất cả các loại tế bào, cả sinh vật nhân chuẩn và sinh vật nhân sơ..
Điều này ngụ ý rằng động vật, thực vật, vi khuẩn, nấm, tảo và thậm chí các sinh vật nguyên sinh dễ bị quá trình glycolysis.
Mục tiêu chính của quá trình đường phân là tạo ra năng lượng sau đó được sử dụng trong các quá trình tế bào khác của cơ thể.
Quá trình đường phân tương ứng với bước ban đầu mà từ đó quá trình hô hấp tế bào hoặc hiếu khí được tạo ra, trong đó cần có sự hiện diện của oxy.
Trong trường hợp môi trường thiếu oxy, glycolysis cũng có sự tham gia quan trọng, vì nó góp phần vào quá trình lên men.
Chỉ số
- 1 giai đoạn glycolysis
- 1.1 Giai đoạn yêu cầu năng lượng
- 1.2 Giai đoạn giải phóng năng lượng
- 2 chức năng của glycolysis
- 2.1 Bảo vệ thần kinh
- 3 tài liệu tham khảo
Các giai đoạn của glycolysis
Glycolysis được tạo ra như là kết quả của mười giai đoạn. Mười giai đoạn này có thể được giải thích một cách đơn giản, xác định hai loại chính: loại thứ nhất, trong đó có một yêu cầu năng lượng; và thứ hai, trong đó nhiều năng lượng được sản xuất hoặc giải phóng.
Giai đoạn yêu cầu năng lượng
Nó bắt đầu với một phân tử glucose thu được từ đường, trong đó có phân tử glucose và một phân tử fructose.
Sau khi phân tử glucose được tách ra, nó được nối với hai nhóm phosphate, còn được gọi là axit photphoric.
Các axit photphoric này có nguồn gốc từ adenosine triphosphate (ATP), một nguyên tố được coi là một trong những nguồn năng lượng chính được yêu cầu trong các hoạt động và chức năng khác nhau của tế bào.
Với sự kết hợp của các nhóm phốt phát này, phân tử glucose được sửa đổi và sử dụng tên gọi khác: fructose-1,6-bisphosphate.
Các axit photphoric tạo ra một tình huống không ổn định trong phân tử mới này, điều này dẫn đến hậu quả là nó được chia thành hai phần.
Kết quả là, hai loại đường khác nhau phát sinh, mỗi loại có đặc tính phosphat hóa và với ba nguyên tử cacbon.
Mặc dù hai loại đường này có cùng cơ sở, nhưng chúng có những đặc điểm khiến chúng khác biệt với nhau.
Đầu tiên được gọi là glyceraldehyd-3-phosphate, và là chất sẽ trực tiếp đến giai đoạn tiếp theo của quá trình glycolysis.
Đường phốt phát ba carbon thứ hai được tạo ra được gọi là dihydroxyacetone phosphate, được biết đến bởi từ viết tắt DHAP. Nó cũng tham gia vào các bước sau của glycolysis sau khi nó trở thành thành phần tương tự của đường đầu tiên được tạo ra từ quá trình: glyceraldehyd-3-phosphate.
Sự biến đổi dihydroxyacetone phosphate thành glyceraldehyd-3-phosphate được tạo ra thông qua một loại enzyme nằm trong cytosol của tế bào và được gọi là glycerol-3-phosphate dehydrogenase. Quá trình chuyển đổi này được gọi là "con thoi glycerol phosphate".
Sau đó, một cách tổng quát có thể nói rằng giai đoạn đầu tiên của quá trình glycolysis dựa trên sự biến đổi của một phân tử glucose trong hai phân tử triose phosphate. Đây là giai đoạn mà quá trình oxy hóa không xảy ra.
Bước nói bao gồm năm bước gọi là phản ứng và mỗi bước được xúc tác bởi enzyme cụ thể của chính nó. 5 bước của giai đoạn chuẩn bị hoặc yêu cầu năng lượng như sau:
Bước đầu tiên
Bước đầu tiên trong quá trình đường phân là chuyển đổi glucose thành glucose-6-phosphate. Enzym xúc tác cho phản ứng này là hexokinase. Ở đây, vòng glucose được phosphoryl hóa.
Phosphoryl hóa bao gồm thêm một nhóm phosphate vào một phân tử có nguồn gốc từ ATP. Kết quả là, tại thời điểm glycolysis này, 1 phân tử ATP đã được tiêu thụ.
Phản ứng xảy ra với sự trợ giúp của enzyme hexokinase, một loại enzyme xúc tác quá trình phosphoryl hóa của nhiều cấu trúc glucose giống như vòng sáu nguyên tố.
Magiê nguyên tử (Mg) cũng can thiệp để giúp bảo vệ các điện tích âm của các nhóm phosphate trong phân tử ATP.
Kết quả của quá trình phosphoryl hóa này là một phân tử được gọi là glucose-6-phosphate (G6P), được gọi là vì carbon 6 của glucose thu được nhóm phosphate.
Bước thứ hai
Bước thứ hai của quá trình đường phân bao gồm sự chuyển hóa glucose-6-phosphate thành fructose-6-phosphate (F6P). Phản ứng này xảy ra với sự trợ giúp của enzyme phosphoglucose isomerase.
Như tên của enzyme, phản ứng này đòi hỏi phải có hiệu ứng đồng phân hóa.
Phản ứng liên quan đến việc chuyển đổi liên kết carbon-oxy để sửa đổi vòng sáu thành viên trong vòng năm thành viên.
Việc sắp xếp lại diễn ra khi vòng sáu thành viên được mở và sau đó đóng lại theo cách mà carbon đầu tiên bây giờ trở thành bên ngoài vòng..
Bước thứ ba
Trong bước thứ ba của quá trình đường phân, fructose-6-phosphate được chuyển đổi thành fructose-1,6-biphosphate (FBP).
Tương tự như phản ứng xảy ra trong bước đầu tiên của quá trình glycolysis, một phân tử ATP thứ hai cung cấp nhóm phosphate được thêm vào phân tử fructose-6-phosphate.
Enzym xúc tác cho phản ứng này là phosphofurationokinase. Như trong bước 1, một nguyên tử magiê có liên quan để giúp bảo vệ các điện tích âm.
Bước thứ tư
Enzym aldolase phân chia fructose 1,6-bisphosphate thành hai loại đường là đồng phân của nhau. Hai loại đường này là dihydroxyacetone phosphate và glyceraldehyd triphosphate.
Giai đoạn này sử dụng enzyme aldolase, xúc tác sự phân cắt của fructose-1,6-biphosphate (FBP) để tạo ra hai phân tử 3 carbon. Một trong những phân tử này được gọi là glyceraldehyd triphosphate và cái còn lại được gọi là dihydroxyacetone phosphate.
Bước năm
Enzyme triphosphate isomerase nhanh chóng xen kẽ các phân tử dihydroxyacetone phosphate và glyceraldehyd triphosphate. Glyceraldehyd được loại bỏ và / hoặc được sử dụng trong bước tiếp theo của quá trình đường phân.
Glyceraldehyd triphosphate là phân tử duy nhất tiếp tục trong con đường glycolytic. Do đó, tất cả các phân tử dihydroxyacetone phosphate được tạo ra đều được theo sau bởi enzyme triphosphate isomerase, sắp xếp lại dihydroxyacetone phosphate trong glyceraldehydate để nó có thể tiếp tục trong quá trình glycolysis.
Tại thời điểm này trong con đường glycolytic có hai phân tử gồm ba nguyên tử cacbon, nhưng glucose vẫn chưa được chuyển đổi hoàn toàn thành pyruvate.
Giai đoạn giải phóng năng lượng
Hai phân tử đường ba carbon được tạo ra từ giai đoạn đầu tiên sẽ trải qua một loạt các biến đổi khác. Quá trình sẽ được mô tả dưới đây sẽ được tạo ra hai lần cho mỗi phân tử đường.
Ở nơi đầu tiên, một trong số các phân tử sẽ loại bỏ hai electron và hai proton và do hậu quả của sự giải phóng này, một phân lân nữa sẽ được thêm vào phân tử đường. Thành phần thu được được gọi là 1,3-biphosphoglycerate.
Tiếp theo, 1,3-biphosphoglycerate được loại bỏ khỏi một trong các nhóm phosphate, cuối cùng trở thành một phân tử ATP.
Tại thời điểm này năng lượng được giải phóng. Phân tử kết quả từ sự giải phóng phosphate này được gọi là 3-phosphoglycerate.
3-phosphoglycerate trở thành một nguyên tố khác tương đương với nó, nhưng với một số đặc điểm nhất định về cấu trúc phân tử. Nguyên tố mới này là 2-phosphoglycerate.
Trong bước áp chót của quá trình glycolysis, 2-phosphoglycerate được chuyển thành phosphoenolpyruvate do mất một phân tử nước.
Cuối cùng, phosphoenolpyruvate loại bỏ một nhóm phốt phát khác, một quy trình cũng liên quan đến việc tạo ra một phân tử ATP và do đó, giải phóng năng lượng.
Phosphate miễn phí, kết quả phosphoenolpyruvate ở cuối quá trình trong một phân tử pyruvate.
Khi kết thúc quá trình glycolysis, hai phân tử pyruvate được tạo ra, bốn ATP và hai nicotinamide adenine dinucleotide hydro (NADH), nguyên tố sau này cũng tạo ra các phân tử ATP trong cơ thể.
Như chúng ta đã thấy, trong nửa sau của glycolysis, năm phản ứng còn lại xảy ra. Giai đoạn này còn được gọi là quá trình oxy hóa.
Ngoài ra, một loại enzyme cụ thể can thiệp vào từng bước và các phản ứng của giai đoạn này xảy ra hai lần cho mỗi phân tử glucose. 5 bước của giai đoạn lợi ích hoặc giải phóng năng lượng như sau:
Bước đầu tiên
Trong bước này có hai sự kiện chính xảy ra, một trong số đó là glyceraldehyd triphosphate bị oxy hóa bởi coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD); và mặt khác, phân tử bị phosphoryl hóa bằng cách thêm một nhóm phosphate tự do.
Enzym xúc tác cho phản ứng này là glyceraldehyd triphosphate dehydrogenase.
Enzyme này chứa các cấu trúc thích hợp và giữ cho phân tử ở vị trí sao cho phân tử nicotinamide adenine dinucleotide chiết xuất hydro từ glyceraldehyd triphosphate, chuyển NAD thành NAD dehydrogenase (NADH).
Nhóm phốt phát sau đó tấn công phân tử glyceraldehydate và giải phóng nó khỏi enzyme để tạo ra 1,3 bisphosphoglyrate, NADH và một nguyên tử hydro.
Bước thứ hai
Trong giai đoạn này, 1,3 bisphosphoglyrate được chuyển thành triphosphoglycerate nhờ enzyme phosphoglycerate kinase.
Phản ứng này liên quan đến việc mất một nhóm phốt phát từ nguyên liệu ban đầu. Phosphate được chuyển đến một phân tử adenosine diphosphate tạo ra phân tử ATP đầu tiên.
Vì trên thực tế có hai phân tử 1,3 biphosglycerate (vì có hai sản phẩm của 3 nguyên tử cacbon từ giai đoạn 1 của quá trình glycolysis), hai phân tử ATP thực sự được tổng hợp trong bước này.
Với sự tổng hợp ATP này, hai phân tử ATP đầu tiên được sử dụng bị hủy bỏ, gây ra một mạng lưới 0 phân tử ATP cho đến giai đoạn glycolysis này.
Một lần nữa người ta quan sát thấy rằng một nguyên tử magiê có liên quan để bảo vệ các điện tích âm trong các nhóm phosphate của phân tử ATP.
Bước thứ ba
Bước này bao gồm một sự sắp xếp lại đơn giản vị trí của nhóm phốt phát trong phân tử 3-phosphoglycerate, chuyển đổi nó thành 2 phosphoglycerate.
Phân tử có liên quan đến xúc tác của phản ứng này được gọi là phosphoglycerate mutase (PGM). Một mutase là một enzyme xúc tác cho việc chuyển một nhóm chức từ vị trí này sang phân tử khác.
Cơ chế phản ứng tiến hành bằng cách trước tiên thêm một nhóm phosphate bổ sung vào vị trí 2 'của 3 phosphoglycerate. Sau đó, enzyme loại bỏ phosphate từ vị trí 3 ', chỉ còn lại 2' phosphate, và do đó cho 2 phosphoglycerate. Theo cách này, enzyme cũng được khôi phục về trạng thái phosphoryl hóa ban đầu của nó.
Bước thứ tư
Bước này liên quan đến việc chuyển đổi 2 phosphoglycerate thành phosphoenolpyruvate (PEP). Phản ứng được xúc tác bởi enzyme enolase.
Enolase hoạt động bằng cách loại bỏ một nhóm nước hoặc khử nước 2 phosphoglycerate. Tính đặc hiệu của túi enzyme cho phép các electron trong chất nền sắp xếp lại theo cách mà liên kết phốt phát còn lại trở nên rất không ổn định, do đó chuẩn bị cơ chất cho phản ứng tiếp theo.
Bước năm
Bước cuối cùng của quá trình glycolysis chuyển đổi phosphoenolpyruvate thành pyruvate với sự trợ giúp của enzyme pyruvate kinase.
Như tên của enzyme cho thấy, phản ứng này liên quan đến việc chuyển một nhóm phosphate. Nhóm phốt phát gắn với carbon 2 'của phosphoenolpyruvate được chuyển đến một phân tử adenosine diphosphate, tạo ra ATP.
Một lần nữa, vì có hai phân tử phosphoenolpyruvate, ở đây thực sự có hai phân tử adenosine triphosphate hoặc ATP được tạo ra.
Chức năng của glycolysis
Quá trình glycolysis có tầm quan trọng sống còn đối với tất cả các sinh vật sống, vì nó đại diện cho quy trình mà qua đó năng lượng tế bào được tạo ra.
Thế hệ năng lượng này ủng hộ các quá trình hô hấp của các tế bào và cả quá trình lên men.
Glucose đi vào cơ thể thông qua việc tiêu thụ đường, có thành phần phức tạp.
Thông qua quá trình glycolysis, có thể đơn giản hóa thành phần này và chuyển đổi nó thành một hợp chất mà cơ thể có thể tận dụng để tạo ra năng lượng.
Thông qua quá trình glycolysis, bốn phân tử ATP được tạo ra. Các phân tử ATP này là cách chính mà qua đó sinh vật có được năng lượng và ủng hộ việc tạo ra các tế bào mới; Do đó, việc tạo ra các phân tử này là cần thiết cho sinh vật.
Bảo vệ thần kinh
Các nghiên cứu đã xác định rằng glycolysis đóng vai trò quan trọng trong hành vi của các tế bào thần kinh.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Salamanca, Viện Khoa học thần kinh Castilla y León và Bệnh viện Đại học Salamanca đã xác định rằng tăng glycolysis trong tế bào thần kinh ngụ ý cái chết vội vàng hơn của những thứ này.
Đây là hậu quả của các tế bào thần kinh chịu đựng những gì họ gọi là stress oxy hóa. Sau đó, glycolysis càng thấp, khả năng chống oxy hóa trên các tế bào thần kinh càng lớn và khả năng sống sót càng lớn.
Ý nghĩa của khám phá này có thể có tác động tích cực đến các nghiên cứu về các bệnh được đặc trưng bởi sự thoái hóa tế bào thần kinh, chẳng hạn như Alzheimer hoặc Parkinson..
Tài liệu tham khảo
- "Pyruvate là gì?" Trong Hướng dẫn trao đổi chất. Truy cập ngày 11 tháng 9 năm 2017 từ Hướng dẫn chuyển hóa: guiametabolica.org
- "Glucolysis" trong Viện Ung thư Quốc gia. Truy cập ngày 11 tháng 9 năm 2017 từ Viện Ung thư Quốc gia: Cancer.gov
- Pichel, J. "Tìm thấy cơ chế kiểm soát quá trình glycolysis và stress oxy hóa trong tế bào thần kinh" (11 tháng 6 năm 2009) trong Cơ quan Phổ biến Khoa học và Công nghệ Hoa Kỳ. Truy cập ngày 11 tháng 9 năm 2017 từ Cơ quan Phổ biến Khoa học và Công nghệ Hoa Kỳ: dicyt.com
- "Glucolysis" trong Khan Academy. Truy cập ngày 11 tháng 9 năm 2017 từ Khan Academy: en.khanacademy.org
- González, A. và Raisman, J. "Glucolysis: chu kỳ của cytosol" (31 tháng 8 năm 2005) trong Hypertexts của Khu vực sinh học. Truy cập ngày 11 tháng 9 năm 2017 từ Hypertexts trong Khu vực Sinh học: biologia.edu.ar
- Smith, J. "Glycolysis là gì" (ngày 31 tháng 5 năm 2017) trên News Medical. Truy cập ngày 11 tháng 9 năm 2017 từ News Medical: news-medical.net
- Bailey, L. "10 bước của Glycolysis" (ngày 8 tháng 6 năm 2017) tại Whileco. Truy cập ngày 11 tháng 9 năm 2017 từ Whileco: thinkco.com
- Berg, J., Tymoczko, J. và Stasher, L. "Hóa sinh. Tái bản lần thứ 5. " Trong Trung tâm Thông tin Công nghệ sinh học Quốc gia. Truy cập ngày 11 tháng 9 năm 2017 từ Trung tâm Thông tin Công nghệ sinh học Quốc gia: ncbi.nlm.nih.gov
- "Glycerol-3-phosphate dehydrogenase" ở Clínica Đại học de Navarra. Truy cập ngày 11 tháng 9 năm 2017 từ Clínica Universidad de Navarra: cun.es
- "Các bước hô hấp tế bào" tại Khan Academy. Truy cập ngày 11 tháng 9 năm 2017 từ Khan Academy: en.khanacademy.org.