В тази статия ще разгледаме по-отблизо аеробната гликолиза, нейните процеси и ще анализираме етапите и стъпките. Нека се запознаем с анаеробното окисляване на глюкозата, да научим за еволюционните модификации на този процес и да определим неговото биологично значение.
Какво е гликолиза
Гликолизата е една от трите форми на окисление на глюкоза, при която самият процес на окисление е придружен от освобождаване на енергия, която се съхранява в NADH и ATP. В процеса на гликолиза, две молекули пирогроздна киселина се получават от молекула на глюкоза.
Гликолизата е процес, който протича под въздействието на различни биологични катализатори - ензими. Основният окислител е кислородът - O2, но процесите на гликолиза могат да протичат и в негово отсъствие. Този тип гликолиза се нарича анаеробна гликолиза.
Процесът на гликолиза при липса на кислород
Анаеробната гликолиза е поетапен процес на окисление на глюкоза, при който глюкозата не се окислява напълно. Образува се една молекула пирогроздна киселина. И с енергияот гледна точка, гликолизата без участието на кислород (анаеробна) е по-малко полезна. Въпреки това, когато кислородът навлезе в клетката, процесът на анаеробно окисление може да се превърне в аеробен и да продължи в пълна форма.
Механизми на гликолиза
Процесът на гликолиза е разлагането на шествъглеродна глюкоза в тривъглероден пируват под формата на две молекули. Самият процес е разделен на 5 етапа на подготовка и 5 етапа, в които енергията се съхранява в АТФ.
Процесът на гликолиза от 2 стъпки и 10 стъпки е както следва:
- 1 етап, етап 1 - фосфорилиране на глюкоза. При шестия въглерод в глюкозата самият захарид се активира чрез фосфорилиране.
- Стъпка 2 - изомеризация на глюкозо-6-фосфат. На този етап фосфоглюкозаимеразата каталитично превръща глюкозата във фруктоза-6-фосфат.
- Етап 3 - Фруктоза-6-фосфат и неговото фосфорилиране. Тази стъпка се състои в образуването на фруктоза-1,6-дифосфат (алдолаза) чрез действието на фосфофруктокиназа-1, която придружава фосфорилната група от аденозин трифосфорна киселина до молекулата на фруктоза.
- Стъпка 4 е процесът на разцепване на алдолаза за образуване на две молекули триозен фосфат, а именно елдоза и кетоза.
- Етап 5 - триозни фосфати и тяхната изомеризация. На този етап глицералдехид-3-фосфат се изпраща към следващите етапи на разграждане на глюкозата, а дихидроксиацетон фосфатът се превръща във формата на глицералдехид-3-фосфат под въздействието на ензима.
- 2 етап, етап 6 (1) - Глицералдехид-3-фосфат и неговото окисление - етапът, в който тази молекула се окислява и фосфорилира додифосфоглицерат-1, 3.
- Етап 7 (2) - насочен към прехвърляне на фосфатната група към ADP от 1,3-дифосфоглицерат. Крайните продукти на тази стъпка са образуването на 3-фосфоглицерат и АТФ.
- Стъпка 8 (3) - преход от 3-фосфоглицерат към 2-фосфоглицерат. Този процес протича под влиянието на ензима фосфоглицерат мутаза. Предпоставка за протичането на химическа реакция е наличието на магнезий (Mg).
- Стъпка 9 (4) - 2 фосфоглицерта дехидратирани.
- Етап 10 (5) - фосфатите, получени в резултат на предишните етапи, се прехвърлят към ADP и PEP. Енергията от фосфоенулпироват се прехвърля към ADP. Реакцията изисква присъствието на калиеви (K) и магнезиеви (Mg) йони.
Модифицирани форми на гликолиза
Процесът на гликолиза може да бъде придружен от допълнително производство на 1, 3 и 2, 3-бифосфоглицерати. 2,3-фосфоглицератът, под въздействието на биологични катализатори, е в състояние да се върне към гликолиза и да премине във формата на 3-фосфоглицерат. Ролята на тези ензими е разнообразна, например 2,3-бифосфоглицератът, намиращ се в хемоглобина, кара кислорода да преминава в тъканите, насърчавайки дисоциацията и понижавайки афинитета на O2 и еритроцитите.
Много бактерии променят формите на гликолиза на различни етапи, като намаляват общия си брой или ги модифицират под въздействието на различни ензими. Малка част от анаеробите имат други методи за разграждане на въглехидратите. Много термофили имат само 2 гликолизни ензима изобщо, това са енолаза и пируват киназа.
Гликоген и нишесте, дизахариди идруги видове монозахариди
Аеробната гликолиза е процес, присъщ на други видове въглехидрати, и по-специално тя е присъща на нишестето, гликогена, повечето дизахариди (маноза, галактоза, фруктоза, захароза и други). Функциите на всички видове въглехидрати обикновено са насочени към получаване на енергия, но могат да се различават в спецификата на тяхното предназначение, използване и т.н. Например гликогенът се поддава на гликогенезата, която всъщност е фосфолитичен механизъм, насочен към получаване на енергия от разграждане на гликоген. Самият гликоген може да се съхранява в тялото като резервен източник на енергия. Така например глюкозата, получена по време на хранене, но неусвоена от мозъка, се натрупва в черния дроб и ще се използва при липса на глюкоза в организма, за да се предпази индивидът от сериозни смущения в хомеостазата.
Значение на гликолиза
Гликолизата е уникален, но не единствен вид окисление на глюкоза в тялото, клетката както на прокариотите, така и на еукариотите. Гликолизните ензими са водоразтворими. Реакцията на гликолиза в някои тъкани и клетки може да се случи само по този начин, например в мозъчните и чернодробните нефронни клетки. Други начини за окисляване на глюкозата в тези органи не се използват. Въпреки това, функциите на гликолизата не са еднакви навсякъде. Например мастната тъкан и черният дроб в процеса на храносмилане извличат необходимите субстрати от глюкоза за синтеза на мазнини. Много растения използват гликолизата като начин за извличане на по-голямата част от своята енергия.
