ไกลโคไลซิส แอโรบิกและแอนแอโรบิกไกลโคไลซิส

ในบทความนี้ เราจะพิจารณาไกลโคไลซิสแบบแอโรบิก กระบวนการ และวิเคราะห์ระยะและระยะอย่างละเอียดยิ่งขึ้น มาทำความรู้จักกับแอโรบิกกันเถอะ เรียนรู้เกี่ยวกับการดัดแปลงวิวัฒนาการของกระบวนการนี้ และกำหนดความสำคัญทางชีวภาพของกระบวนการนี้

ไกลโคไลซิสคืออะไร

Glycolysis เป็นหนึ่งในสามรูปแบบของการเกิดออกซิเดชันของกลูโคส ซึ่งกระบวนการออกซิเดชันนั้นมาพร้อมกับการปล่อยพลังงาน ซึ่งถูกเก็บไว้ใน NADH และ ATP ในกระบวนการไกลโคไลซิสจากโมเลกุลของกรดไพรูวิกสองโมเลกุล

Glycolysis เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพต่างๆ - เอนไซม์ ตัวออกซิไดซ์หลักคือออกซิเจน - O 2 อย่างไรก็ตามกระบวนการของไกลโคไลซิสสามารถดำเนินต่อไปได้หากไม่มีอยู่ ไกลโคไลซิสประเภทนี้เรียกว่าไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจน

กระบวนการไกลโคไลซิสโดยปราศจากออกซิเจน

ไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นกระบวนการขั้นตอนของการเกิดออกซิเดชันของกลูโคสซึ่งกลูโคสจะไม่ถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ กรดไพรูวิกเกิดขึ้นหนึ่งโมเลกุล และจากมุมมองของพลังงาน glycolysis ที่ไม่มีออกซิเจน (ไม่ใช้ออกซิเจน) มีประโยชน์น้อยกว่า อย่างไรก็ตาม เมื่อออกซิเจนเข้าสู่เซลล์ กระบวนการออกซิเดชันแบบไม่ใช้ออกซิเจนสามารถเปลี่ยนเป็นกระบวนการแอโรบิกและดำเนินไปในรูปแบบที่สมบูรณ์

กลไกของไกลโคไลซิส

กระบวนการของไกลโคไลซิสคือการสลายตัวของกลูโคสคาร์บอน 6 คาร์บอนเป็นไพรูเวตสามคาร์บอนในรูปของโมเลกุลสองโมเลกุล กระบวนการนี้แบ่งออกเป็น 5 ขั้นตอนของการเตรียมการและ 5 ขั้นตอนที่เก็บพลังงานไว้ใน ATP

กระบวนการไกลโคไลซิส 2 ระยะ 10 ระยะ มีดังนี้

• ระยะที่ 1 ระยะที่ 1 - ฟอสโฟรีเลชั่นของกลูโคส ที่อะตอมของคาร์บอนที่หกในกลูโคส แซคคาไรด์เองถูกกระตุ้นผ่านฟอสโฟรีเลชั่น
• ระยะที่ 2 - ไอโซเมอไรเซชันของกลูโคส -6-ฟอสเฟต ในขั้นตอนนี้ ฟอสโฟกลูโคไซเมอเรสจะเปลี่ยนกลูโคสเป็นฟรุกโตส-6-ฟอสเฟตอย่างเร่งปฏิกิริยา
• ด่าน 3 - ฟรุกโตส-6-ฟอสเฟตและฟอสโฟรีเลชั่นของมัน ขั้นตอนนี้ประกอบด้วยการก่อตัวของฟรุกโตส-1,6-ไดฟอสเฟต (อัลโดเลส) โดยการกระทำของฟอสโฟฟรุกโตไคเนส-1 ซึ่งมากับกลุ่มฟอสฟอริลจากกรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริกไปจนถึงโมเลกุลฟรุกโตส
• ขั้นตอนที่ 4 เป็นกระบวนการของการแตกแยกของอัลโดเลสเพื่อสร้างโมเลกุลของไตรโอสฟอสเฟตสองโมเลกุล ได้แก่ เอลโดสและคีโตส
• ระยะที่ 5 - ฟอสเฟตไตรโอสและไอโซเมอไรเซชัน ในขั้นตอนนี้ glyceraldehyde-3-phosphate จะถูกส่งไปยังขั้นตอนต่อมาในการสลายกลูโคส และ dihydroxyacetone phosphate จะถูกแปลงเป็นรูปแบบของ glyceraldehyde-3-phosphate ภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์
• ระยะที่ 2 ระยะที่ 6 (1) - Glyceraldehyde-3-phosphate และการเกิดออกซิเดชัน - ระยะที่โมเลกุลนี้ถูกออกซิไดซ์และฟอสโฟรีเลตเป็นไดฟอสโฟกลีเซอเรต-1,3
• ขั้นตอนที่ 7 (2) - มีวัตถุประสงค์เพื่อถ่ายโอนกลุ่มฟอสเฟตไปยัง ADP จาก 1,3-diphosphoglycerate ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของระยะนี้คือการก่อตัวของ 3-phosphoglycerate และ ATP
• ขั้นตอนที่ 8 (3) - เปลี่ยนจาก 3-phosphoglycerate เป็น 2-phosphoglycerate กระบวนการนี้เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์ phosphoglycerate mutase ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการเกิดปฏิกิริยาเคมีคือการมีแมกนีเซียม (Mg)
• ระยะที่ 9 (4) - 2 phosphoglycerta ถูกคายน้ำ
• ด่าน 10 (5) - ฟอสเฟตที่ได้รับจากการผ่านด่านก่อนหน้าจะถูกโอนไปยัง ADP และ PEP พลังงานจากฟอสโฟฟีนูลไพโรเวตถูกถ่ายโอนไปยัง ADP ปฏิกิริยานี้จำเป็นต้องมีโพแทสเซียม (K) และแมกนีเซียม (Mg) ไอออน

รูปแบบดัดแปลงของไกลโคไลซิส

กระบวนการของไกลโคไลซิสสามารถมาพร้อมกับการผลิตเพิ่มเติมของ 1,3 และ 2,3-biphosphoglycerates 2,3-phosphoglycerate ภายใต้อิทธิพลของตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพสามารถกลับไปเป็นไกลโคไลซิสและผ่านเข้าสู่รูปของ 3-phosphoglycerate บทบาทของเอนไซม์เหล่านี้มีความหลากหลาย เช่น 2,3-biphosphoglycerate ที่อยู่ในเฮโมโกลบิน ทำให้ออกซิเจนผ่านเข้าไปในเนื้อเยื่อ ส่งเสริมการแยกตัว และลดความสัมพันธ์ของ O 2 และเซลล์เม็ดเลือดแดง

แบคทีเรียจำนวนมากเปลี่ยนรูปแบบของไกลโคไลซิสในแต่ละระยะ ลดจำนวนรวมของพวกมันหรือปรับเปลี่ยนภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์ต่างๆ ส่วนเล็ก ๆ ของไม่ใช้ออกซิเจนมีวิธีอื่นในการสลายตัวของคาร์โบไฮเดรต เทอร์โมฟิลจำนวนมากมีเอนไซม์ไกลโคไลติกเพียง 2 ตัวเท่านั้น ได้แก่ อีโนเลสและไพรูเวตไคเนส

ไกลโคเจนและแป้ง ไดแซ็กคาไรด์และโมโนแซ็กคาไรด์ประเภทอื่น

แอโรบิกไกลโคไลซิสเป็นกระบวนการที่เป็นลักษณะของคาร์โบไฮเดรตประเภทอื่นๆ ด้วย และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันมีอยู่ในแป้ง ไกลโคเจน และไดแซ็กคาไรด์ส่วนใหญ่ (มาโนส กาแลคโตส ฟรุกโตส ซูโครส และอื่นๆ) หน้าที่ของคาร์โบไฮเดรตทุกประเภทโดยทั่วไปมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ได้พลังงาน แต่อาจแตกต่างกันในวัตถุประสงค์เฉพาะ การใช้ ฯลฯ ตัวอย่างเช่น ไกลโคเจนให้ไกลโคเจเนซิสซึ่งอันที่จริงแล้วเป็นกลไกของฟอสโฟไลติกที่มุ่งรับพลังงานจาก การสลายตัวของไกลโคเจน ไกลโคเจนเองสามารถเก็บไว้ในร่างกายเป็นแหล่งพลังงานสำรอง ตัวอย่างเช่น กลูโคสที่ได้รับระหว่างมื้ออาหารแต่ไม่ถูกดูดซึมโดยสมอง จะสะสมในตับและจะใช้เมื่อร่างกายขาดกลูโคส เพื่อปกป้องบุคคลจากการหยุดชะงักของสภาวะสมดุลอย่างรุนแรง

ความสำคัญของไกลโคไลซิส

Glycolysis เป็นเซลล์ของโปรคาริโอตและยูคาริโอตชนิดเดียวเท่านั้นในร่างกาย เอนไซม์ไกลโคไลซิสละลายน้ำได้ ปฏิกิริยาไกลโคไลซิสในเนื้อเยื่อและเซลล์บางชนิดสามารถเกิดขึ้นได้ในลักษณะนี้เท่านั้น ตัวอย่างเช่น ในเซลล์ไตของสมองและตับ ไม่ใช้วิธีการอื่นในการออกซิไดซ์กลูโคสในอวัยวะเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม หน้าที่ของไกลโคไลซิสนั้นไม่เหมือนกันทุกที่ ตัวอย่างเช่น เนื้อเยื่อไขมันและตับในกระบวนการย่อยอาหารจะดึงสารตั้งต้นที่จำเป็นออกจากกลูโคสเพื่อสังเคราะห์ไขมัน พืชหลายชนิดใช้ไกลโคไลซิสเพื่อสกัดพลังงานจำนวนมาก

การสลายตัวของกลูโคส 1 มาพร้อมกับการบริโภคโมเลกุล ATP 2 ตัวสำหรับฟอสโฟรีเลชั่นสารตั้งต้นของเฮกโซส, การก่อตัวของโมเลกุล ATP 4 ตัวในปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันของสารตั้งต้น, การลดลงของโมเลกุล NADH 2 2 ตัวและการสังเคราะห์โมเลกุลพีวีซี 2 ตัว ไซโตพลาสซึม 2 โมเลกุลของ NADH 2 ขึ้นอยู่กับกลไกการรับส่ง ให้โมเลกุลเอทีพีตั้งแต่ 4 ถึง 6 โมเลกุลในห่วงโซ่การหายใจของไมโตคอนเดรีย

ดังนั้นพลังงานขั้นสุดท้ายของ glycolysis แบบแอโรบิกซึ่งขึ้นอยู่กับกลไกของกระสวยคือตั้งแต่ 6 ถึง 8 โมเลกุล ATP

ไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจน

ภายใต้สภาวะที่ไม่ใช้ออกซิเจน PVC เช่น O 2 ในสายโซ่ทางเดินหายใจช่วยให้เกิด NAD + ขึ้นใหม่จาก NADH 2 ซึ่งจำเป็นสำหรับการเกิดปฏิกิริยาไกลโคไลซิสอย่างต่อเนื่อง พีวีซีจะถูกแปลงเป็นกรดแลคติก ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมโดยมีส่วนร่วมของแลคเตทดีไฮโดรจีเนส

11. แลคเตทดีไฮโดรจีเนส(แลคเตท: NAD + ออกซิโดเรดักเตส). ประกอบด้วย 4 หน่วยย่อย มี 5 ไอโซฟอร์ม

แลคเตทไม่ใช่ผลิตภัณฑ์สุดท้ายจากการเผาผลาญที่ถูกขับออกจากร่างกาย สารนี้จากเนื้อเยื่อเข้าสู่กระแสเลือดและนำไปใช้กลายเป็นกลูโคสในตับ (Cori cycle) หรือเมื่อมีออกซิเจนก็จะกลายเป็น PVC ซึ่งเข้าสู่เส้นทางแคแทบอลิซึมทั่วไป ออกซิไดซ์เป็น CO 2 และ H 2 โอ.

เอาต์พุต ATP ระหว่าง glycolysis แบบไม่ใช้ออกซิเจน

ไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนมีประสิทธิภาพน้อยกว่าไกลโคไลซิสแบบแอโรบิก แคแทบอลิซึมของกลูโคส 1 ตัวนั้นมาพร้อมกับการบริโภคโมเลกุล ATP 2 ตัวสำหรับฟอสโฟรีเลชั่นของสารตั้งต้น การก่อตัวของโมเลกุล ATP 4 ตัวในปฏิกิริยาของฟอสโฟรีเลชันของสารตั้งต้น และการสังเคราะห์โมเลกุลแลคเตท 2 โมเลกุล ดังนั้นพลังงานขั้นสุดท้ายของ glycolysis แบบไม่ใช้ออกซิเจนจึงเท่ากับ 2 โมเลกุล ATP

ความสำคัญเชิงพลาสติกของแคแทบอลิซึมกลูโคส

ในระหว่างการแคแทบอลิซึม กลูโคสสามารถทำหน้าที่เกี่ยวกับพลาสติกได้ สารไกลโคไลซิสถูกใช้เพื่อสังเคราะห์สารประกอบใหม่ ดังนั้นฟรุกโตส-6f และ 3-PGA จึงเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของไรโบส-5-f (ส่วนประกอบของนิวคลีโอไทด์); 3-phosphoglycerate สามารถรวมอยู่ในการสังเคราะห์กรดอะมิโนเช่นซีรีน, ไกลซีน, ซิสเทอีน ในตับและเนื้อเยื่อไขมัน Acetyl-CoA ใช้ในการสังเคราะห์กรดไขมัน โคเลสเตอรอล และ DAP สำหรับการสังเคราะห์กลีเซอรอล-3p

ระเบียบของไกลโคไลซิส

ปาสเตอร์เอฟเฟค– อัตราการบริโภคกลูโคสลดลงและการสะสมแลคเตทเมื่อมีออกซิเจน

ผลกระทบของปาสเตอร์อธิบายได้จากการแข่งขันระหว่างเอนไซม์ของแอโรบิก (DG malate, glycerol-6f DG, PVA DG) และวิถีออกซิเดชันแบบไม่ใช้ออกซิเจน (LDG) สำหรับเมแทบอไลต์ทั่วไปของ PVA และโคเอ็นไซม์ NADH 2 หากไม่มีออกซิเจน ไมโตคอนเดรียจะไม่กิน PVK และ NADH 2 เป็นผลให้ความเข้มข้นของพวกมันในไซโตพลาสซึมเพิ่มขึ้นและพวกมันไปที่การก่อตัวของแลคเตท ในที่ที่มีออกซิเจน ไมโทคอนเดรียจะปั๊ม PVC และ NADH2 ออกจากไซโตพลาสซึม ขัดขวางปฏิกิริยาการสร้างแลคเตท เนื่องจากไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนสร้าง ATP น้อย อาจมี AMP มากเกินไป (ADP + ADP = AMP + ATP) ซึ่งกระตุ้นไกลโคลิซิสโดยทางฟอสโฟฟรุกโตไคเนส 1 ในระหว่างการแคแทบอลิซึมของกลูโคสแบบแอโรบิก ATP จะก่อตัวขึ้นเป็นจำนวนมากโดยอาจมี ATP ที่มากเกินไปผ่าน phosphofructokinase 1 และ pyruvate kinase ในทางตรงกันข้ามยับยั้ง glycolysis การสะสมของกลูโคส -6p ยับยั้ง hexokinase ซึ่งช่วยลดการบริโภคกลูโคสโดยเซลล์

ฟรุกโตสและการเผาผลาญของกาแลกโตส

ฟรุกโตสและกาแลคโตสพร้อมกับกลูโคสถูกใช้เพื่อให้ได้พลังงานหรือสารสังเคราะห์: ไกลโคเจน, TG, GAG, แลคโตส ฯลฯ

เมแทบอลิซึมของฟรุกโตส

ฟรุกโตสจำนวนมากที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของซูโครสจะถูกแปลงเป็นกลูโคสที่อยู่ในเซลล์ลำไส้ ฟรุกโตสบางส่วนไปที่ตับ

เพื่อให้เข้าใจว่าไกลโคไลซิสคืออะไร คุณจะต้องหันไปใช้ศัพท์ภาษากรีก เนื่องจากคำนี้มาจากคำภาษากรีก: ไกลโคส - หวาน และ สลาย - แยกออก จากคำว่า Glycos มาจากชื่อกลูโคส ดังนั้น คำนี้หมายถึงกระบวนการอิ่มตัวของกลูโคสด้วยออกซิเจน ซึ่งเป็นผลมาจากการที่โมเลกุลของสารหวานหนึ่งโมเลกุลแตกตัวเป็นอนุภาคขนาดเล็กของกรดไพรูวิก Glycolysis เป็นปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตและมุ่งเป้าไปที่การทำลายน้ำตาลกลูโคส การสลายกลูโคสมีสามประเภท และแอโรบิกไกลโคไลซิสเป็นหนึ่งในนั้น

กระบวนการนี้ประกอบด้วยปฏิกิริยาเคมีขั้นกลางจำนวนหนึ่งพร้อมกับการปลดปล่อยพลังงาน นี่คือสาระสำคัญของไกลโคไลซิส พลังงานที่ปล่อยออกมานั้นถูกใช้ไปกับกิจกรรมสำคัญทั่วไปของสิ่งมีชีวิต สูตรทั่วไปสำหรับการสลายกลูโคสมีลักษณะดังนี้:

กลูโคส + 2NAD + + 2ADP + 2Pi → 2 ไพรูเวต + 2NADH + 2H + + 2ATP + 2H2O

แอโรบิกออกซิเดชันของกลูโคส ตามด้วยความแตกแยกของโมเลกุลคาร์บอน 6 ตัว ดำเนินการผ่านปฏิกิริยาระดับกลาง 10 ปฏิกิริยา ปฏิกิริยา 5 ปฏิกิริยาแรกจะรวมกันโดยขั้นตอนการเตรียมการ และปฏิกิริยาที่ตามมามุ่งเป้าไปที่การก่อตัวของ ATP ในระหว่างปฏิกิริยา ไอโซเมอร์สามมิติของน้ำตาลและอนุพันธ์ของน้ำตาลจะก่อตัวขึ้น การสะสมพลังงานหลักโดยเซลล์เกิดขึ้นในระยะที่สองที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของ ATP

ขั้นตอนของการเกิดออกซิเดชันไกลโคไลซิส ขั้นตอนที่ 1

ใน glycolysis แบบแอโรบิกมี 2 ระยะ

ระยะแรกคือขั้นเตรียมการ ในนั้นกลูโคสทำปฏิกิริยากับ 2 โมเลกุล ATP ระยะนี้ประกอบด้วยปฏิกิริยาทางชีวเคมี 5 ขั้นตอนติดต่อกัน

ขั้นตอนที่ 1 ฟอสฟอรีเลชันของกลูโคส

ฟอสฟอรีเลชันนั่นคือกระบวนการถ่ายโอนกรดฟอสฟอริกตกค้างในปฏิกิริยาแรกและปฏิกิริยาที่ตามมาโดยใช้โมเลกุลของกรดอะดีซีนไตรฟอสฟอริก

ในขั้นตอนแรก กรดฟอสฟอริกที่ตกค้างจากโมเลกุลอะดีซีน ไตรฟอสเฟต จะถูกถ่ายโอนไปยังโครงสร้างโมเลกุลของกลูโคส กระบวนการผลิตกลูโคส-6-ฟอสเฟต Hexokinase ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการ เร่งกระบวนการด้วยความช่วยเหลือของแมกนีเซียมไอออนซึ่งทำหน้าที่เป็นปัจจัยร่วม ไอออนของแมกนีเซียมยังเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาอื่นๆ ของไกลโคไลซิส

ขั้นตอนที่ 2 การก่อตัวของไอโซเมอร์กลูโคส-6-ฟอสเฟต

ในระยะที่ 2 จะเกิดไอโซเมอไรเซชันของกลูโคส-6-ฟอสเฟตเป็นฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต

ไอโซเมอไรเซชันคือการก่อตัวของสารที่มีน้ำหนักเท่ากัน องค์ประกอบขององค์ประกอบทางเคมี แต่มีคุณสมบัติต่างกันเนื่องจากการจัดเรียงของอะตอมในโมเลกุลต่างกัน ไอโซเมอไรเซชันของสารจะดำเนินการภายใต้อิทธิพลของสภาวะภายนอก: ความดัน, อุณหภูมิ, ตัวเร่งปฏิกิริยา

ในกรณีนี้ กระบวนการนี้ดำเนินการภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาไอโซเมอเรสฟอสโฟกลูโคสโดยมีส่วนร่วมของ Mg + ไอออน

ขั้นตอนที่ 3 ฟอสฟอรีเลชันของฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต

ในขั้นตอนนี้ การเพิ่มกลุ่มฟอสโฟริลเกิดขึ้นเนื่องจาก ATP กระบวนการนี้ดำเนินการโดยมีส่วนร่วมของเอ็นไซม์ฟอสโฟฟรุกโตไคเนส-1 เอนไซม์นี้มีไว้สำหรับการมีส่วนร่วมในการไฮโดรไลซิสเท่านั้น อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาจะได้รับฟรุกโตส-1,6-บิสฟอสเฟตและนิวคลีโอไทด์อะดีซีนไตรฟอสเฟต

ATP - adesine triphosphate แหล่งพลังงานเฉพาะในสิ่งมีชีวิต เป็นโมเลกุลที่ค่อนข้างซับซ้อนและมีขนาดใหญ่ซึ่งประกอบด้วยกลุ่มไฮโดรคาร์บอน กลุ่มไฮดรอกซิล กลุ่มไนโตรเจนและกรดฟอสฟอริกที่มีพันธะอิสระเพียงตัวเดียว ประกอบเป็นโครงสร้างแบบวงกลมและแบบเส้นตรงหลายแบบ การปล่อยพลังงานเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของกรดฟอสฟอริกที่ตกค้างกับน้ำ ไฮโดรไลซิสของ ATP นั้นมาพร้อมกับการก่อตัวของกรดฟอสฟอริกและการปล่อยพลังงาน 40-60 J ที่ร่างกายใช้ในกิจกรรมที่สำคัญ

แต่ก่อนอื่น phosphorylation ของกลูโคสจะต้องเกิดขึ้นเนื่องจากโมเลกุล Adesine triphosphate นั่นคือการถ่ายโอนกรดฟอสฟอริกที่ตกค้างไปยังกลูโคส

ขั้นตอนที่ 4 การสลายตัวของฟรุกโตส-1,6-ไดฟอสเฟต

ในปฏิกิริยาที่สี่ ฟรุกโตส-1,6-ไดฟอสเฟตสลายตัวเป็นสารใหม่สองชนิด

• ไดไฮดรอกซีอะซิโตน ฟอสเฟต,
• กลีเซอราลดีไฮด์-3-ฟอสเฟต

ในกระบวนการทางเคมีนี้ อัลโดเลสทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญพลังงาน และจำเป็นสำหรับการวินิจฉัยโรคต่างๆ

ขั้นตอนที่ 5 การก่อตัวของไอโซเมอร์ฟอสเฟตไตรโอส

และสุดท้าย กระบวนการสุดท้ายคือการทำให้ไอโซเมอไรเซชันของฟอสเฟตไตรโอส

Glycerald-3-phosphate จะยังคงมีส่วนร่วมในกระบวนการไฮโดรไลซิสแบบแอโรบิก และองค์ประกอบที่สองคือไดไฮดรอกซีอะซีโตนฟอสเฟตโดยมีส่วนร่วมของเอนไซม์ไตรโอสฟอสเฟตไอโซเมอเรสจะถูกแปลงเป็นกลีซาลดีไฮด์-3-ฟอสเฟต แต่การเปลี่ยนแปลงนี้สามารถย้อนกลับได้

ระยะที่ 2 การสังเคราะห์อะดีซีนไตรฟอสเฟต

ในระยะนี้ของไกลโคไลซิส พลังงานชีวเคมีจะถูกสะสมในรูปของเอทีพี Adesine triphosphate เกิดจาก adesine diphosphate โดย phosphorylation ยังผลิต NADH

ตัวย่อ NADH มีการถอดรหัสที่ซับซ้อนและยากต่อการจดจำสำหรับผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ - Nicotinamide adenine dinucleotide NADH เป็นโคเอ็นไซม์ ซึ่งเป็นสารประกอบที่ไม่ใช่โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางเคมีของเซลล์ที่มีชีวิต มันมีอยู่ในสองรูปแบบ:

1. ออกซิไดซ์ (NAD + , NADox);
2. คืนค่า (NADH, NADred)

ในการเผาผลาญ NAD มีส่วนร่วมในปฏิกิริยารีดอกซ์โดยการขนส่งอิเล็กตรอนจากกระบวนการทางเคมีหนึ่งไปยังอีกกระบวนการหนึ่ง โดยการบริจาคหรือรับอิเล็กตรอน โมเลกุลจะถูกแปลงจาก NAD + เป็น NADH และในทางกลับกัน ในสิ่งมีชีวิต NAD ผลิตจากทริปโตเฟนหรือแอซิดแอสพาเทต

glyceraldehyde-3-phosphate สองไมโครอนุภาคเกิดปฏิกิริยาระหว่างที่เกิดไพรูเวต และโมเลกุล ATP 4 ตัว แต่ผลลัพธ์สุดท้ายของ adesine triphosphate จะเป็น 2 โมเลกุลเนื่องจากทั้งสองถูกใช้ในขั้นตอนเตรียมการ กระบวนการยังคงดำเนินต่อไป

ขั้นตอนที่ 6 - การเกิดออกซิเดชันของ glyceraldehyde-3-phosphate

ในปฏิกิริยานี้จะเกิดออกซิเดชันและฟอสโฟรีเลชั่นของกลีซาลดีไฮด์-3-ฟอสเฟต ผลที่ได้คือกรด 1,3-diphosphoglyceric Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase มีส่วนร่วมในการเร่งปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของพลังงานที่ได้รับจากภายนอกจึงเรียกว่าเอนเดอร์โกนิก ปฏิกิริยาดังกล่าวดำเนินไปควบคู่ไปกับ exergonic นั่นคือการปล่อยพลังงาน ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาดังกล่าวเป็นกระบวนการต่อไปนี้

ขั้นตอนที่ 7 การถ่ายโอนหมู่ฟอสเฟตจาก 1,3-diphosphoglycerate ไปเป็น adesine diphosphate

ในปฏิกิริยาขั้นกลางนี้ หมู่ฟอสโฟริลจะถูกถ่ายโอนโดยไคเนสฟอสโฟกลีเซอเรตจาก 1,3-ไดฟอสโฟกลีเซอเรตไปเป็นอะดีซีนไดฟอสเฟต ผลที่ได้คือ 3-phosphoglycerate และ ATP

เอนไซม์ phosphoglycerate kinase ได้ชื่อมาจากความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาในทั้งสองทิศทาง เอนไซม์นี้ยังขนส่งฟอสเฟตตกค้างจากอะดีซีนไตรฟอสเฟตไปเป็น 3-ฟอสโฟกลีเซอเรต

ปฏิกิริยาที่ 6 และ 7 มักถูกมองว่าเป็นกระบวนการเดียว 1,3-diphosphoglycerate ในนั้นถือเป็นผลิตภัณฑ์ระดับกลาง ปฏิกิริยาที่ 6 และ 7 รวมกันมีลักษณะดังนี้:

Glyceraldehyde-3-phosphate + ADP + Pi + NAD + ⇌3 -phosphoglycerate + ATP + NADH + H +, ΔG'o \u003d -12.2 kJ / mol

และทั้ง 2 กระบวนการนี้จะปล่อยพลังงานบางส่วนออกมา

ขั้นตอนที่ 8 การถ่ายโอนหมู่ฟอสโฟริลจาก 3-ฟอสโฟกลีเซอเรต

การได้รับ 2-phosphoglycerate เป็นกระบวนการที่ย้อนกลับได้ ซึ่งเกิดขึ้นภายใต้การเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ phosphoglycerate mutase หมู่ฟอสโฟริลถูกถ่ายโอนจากอะตอมของคาร์บอนไดวาเลนต์ของ 3-ฟอสโฟกลีเซอเรตไปยังอะตอมไตรวาเลนต์ของ 2-ฟอสโฟกลีเซอเรต ส่งผลให้เกิดกรด 2-ฟอสโฟกลีเซอริก ปฏิกิริยาเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของไอออนแมกนีเซียมที่มีประจุบวก

ขั้นตอนที่ 9 การแยกน้ำออกจาก 2-phosphoglycerate

ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาที่สองของการสลายกลูโคสโดยพื้นฐาน (ปฏิกิริยาแรกคือปฏิกิริยาของขั้นตอนที่ 6) ในนั้นเอนไซม์ phosphopyruvate hydratase ช่วยกระตุ้นการกำจัดน้ำออกจากอะตอม C นั่นคือกระบวนการของการกำจัดจากโมเลกุล 2-phosphoglycerate และการก่อตัวของ phosphoenolpyruvate (phosphoenolpyruvic acid)

ขั้นตอนที่ 10 และขั้นตอนสุดท้าย การถ่ายโอนฟอสเฟตตกค้างจาก PEP ไปยัง ADP

ปฏิกิริยาสุดท้ายของ glycolysis เกี่ยวข้องกับโคเอ็นไซม์ - โพแทสเซียม, แมกนีเซียมและแมงกานีส, เอนไซม์ไพรูเวตไคเนสทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

การเปลี่ยนรูปแบบอีนอลของกรดไพรูวิกไปเป็นรูปแบบคีโตเป็นกระบวนการที่ย้อนกลับได้ และไอโซเมอร์ทั้งสองมีอยู่ในเซลล์ กระบวนการเปลี่ยนผ่านของสารที่มีมิติเท่ากันจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งเรียกว่าการทำให้เป็นสีเทา

ไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนคืออะไร?

นอกเหนือจาก glycolysis แบบแอโรบิกนั่นคือการสลายตัวของกลูโคสด้วยการมีส่วนร่วมของ O2 นอกจากนี้ยังมีการสลายกลูโคสแบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งออกซิเจนไม่ได้มีส่วนร่วม มันยังประกอบด้วยปฏิกิริยาสิบอย่างติดต่อกัน แต่ระยะของไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นที่ไหน มันเกี่ยวข้องกับกระบวนการสลายกลูโคสด้วยออกซิเจนของกลูโคส หรือเป็นกระบวนการทางชีวเคมีอิสระ ลองคิดกันดู

Anaerobic glycolysis เป็นการสลายกลูโคสในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนเพื่อสร้างแลคเตท แต่ในกระบวนการสร้างกรดแลคติก NADH จะไม่สะสมในเซลล์ กระบวนการนี้ดำเนินการในเนื้อเยื่อและเซลล์ที่ทำงานภายใต้สภาวะขาดออกซิเจน - ขาดออกซิเจน เนื้อเยื่อเหล่านี้ส่วนใหญ่รวมถึงกล้ามเนื้อโครงร่าง ในเซลล์เม็ดเลือดแดง แม้ว่าจะมีออกซิเจนอยู่ แลคเตทก็เกิดขึ้นระหว่างไกลโคไลซิสด้วย เนื่องจากไม่มีไมโตคอนเดรียในเซลล์เม็ดเลือด

ไฮโดรไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นใน cytosol (ส่วนของเหลวของไซโตพลาสซึม) ของเซลล์ และเป็นการกระทำเพียงอย่างเดียวที่ผลิตและให้ ATP เนื่องจากในกรณีนี้ oxidative phosphorylation จะไม่ทำงาน ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการออกซิเดชัน แต่ไม่มีอยู่ในไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจน

ทั้งกรดไพรูวิกและกรดแลคติกเป็นแหล่งพลังงานสำหรับกล้ามเนื้อในการทำงานบางอย่าง กรดส่วนเกินเข้าสู่ตับโดยที่เอนไซม์จะถูกเปลี่ยนเป็นไกลโคเจนและกลูโคสอีกครั้งภายใต้การกระทำของเอนไซม์ และกระบวนการก็เริ่มขึ้นอีกครั้ง การขาดน้ำตาลกลูโคสถูกเติมเต็มด้วยสารอาหาร เช่น การใช้น้ำตาล ผลไม้หวาน และขนมหวานอื่นๆ ดังนั้นคุณจึงไม่สามารถปฏิเสธขนมได้อย่างสมบูรณ์เพราะเห็นแก่รูปร่าง ร่างกายต้องการซูโครสแต่ในปริมาณที่พอเหมาะ

ก่อนศึกษาการหายใจระดับเซลล์โดยละเอียด ควรทำความคุ้นเคยกับการหายใจในความหมายทั่วไปก่อน รูปแสดงวิถีแอโรบิกและ การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน. โปรดทราบว่ามีทางเดินแอโรบิกเพียงทางเดียว ในขณะที่มีทางเดินแบบไม่ใช้ออกซิเจนสองทาง โปรดทราบว่าขั้นตอนแรกของเส้นทางเหล่านี้เป็นเรื่องปกติ ขั้นตอนนี้คือไกลโคไลซิส

ไกลโคไลซิส

ไกลโคไลซิสการเกิดออกซิเดชันของกลูโคสเป็นกรดไพรูวิกเรียกว่า ดังที่เห็นได้จากรูป กลูโคส 1 โมเลกุล (สารประกอบ 6 คาร์บอน 6C) ทำให้เกิดกรดไพรูวิก 2 โมเลกุล (สารประกอบเบตา-คาร์บอน 3C) กระบวนการนี้ไม่ได้เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรีย แต่ในไซโตพลาสซึมของเซลล์และไม่จำเป็นต้องใช้ออกซิเจน กระบวนการสามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน:

1. ฟอสฟอรีเลชั่นของน้ำตาล. อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานี้ น้ำตาลถูก "กระตุ้น" กล่าวคือ การเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น เมื่อเปิดใช้งาน ATP บางส่วนจะถูกใช้ไป และเนื่องจากจุดทั้งหมดของการหายใจคือการจัดหา ATP จึงอาจดูเหมือนเป็นการต่อต้านการใช้ไป อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ควรถูกมองว่าเป็น "การลงทุน" ชนิดหนึ่ง ซึ่งปฏิกิริยาที่นำไปสู่การก่อตัวของ ATP สามารถเกิดขึ้นได้ในภายหลัง

2. ความแตกแยกของน้ำตาล 3C ฟอสโฟรีเลตเป็น 3C-saccharophosphates สองตัว ที่มาของชื่อ "glycolysis" (จากภาษากรีก lysis - decomposition, สลายตัว) ก็เชื่อมโยงกับสิ่งนี้เช่นกัน น้ำตาลฟอสเฟต 2 ชนิดที่เกิดขึ้นคือไอโซเมอร์ ก่อนที่จะทำการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติม หนึ่งในนั้นผ่านเข้าไปในอีกอันหนึ่ง เพื่อให้ได้ 3C-saccharophosphates ที่เหมือนกันสองตัว

3. ออกซิเดชันโดยการกำจัดไฮโดรเจน.

3C-saccharophosphate แต่ละตัวเปลี่ยนเป็นกรดไพรูวิก ในกรณีนี้ ดีไฮโดรจีเนชันเกิดขึ้นกับการก่อตัวของ NAD ที่รีดิวซ์หนึ่งโมเลกุลและ ATP สองโมเลกุล ผลผลิตทั้งหมด (จาก 3C-saccharophosphate สองโมเลกุล) คือ: NAD รีดิวซ์ 2 โมเลกุลและ ATP สี่โมเลกุล

เร็ว ๆ นี้ ขั้นแรกของไกลโคไลซิสในปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชั่นจะใช้ ATP สองโมเลกุลและในโมเลกุลที่สามจะมีสี่โมเลกุล ดังนั้นผลผลิตสุทธิของ ATP จากไกลโคไลซิสจึงเป็นสองโมเลกุล นอกจากนี้ ในระหว่างการไกลโคไลซิส อะตอมของไฮโดรเจนสี่อะตอมจะถูกแยกออกจากกันและถ่ายโอนไปยัง NAD เราจะพิจารณาชะตากรรมของพวกเขาในภายหลัง ปฏิกิริยาโดยรวมของ glycolysis สามารถเขียนได้ดังนี้:

การบริโภคและการส่งออกของสารต่างๆในกระบวนการของ glycolysis แสดงไว้ในตาราง

เมื่อนำมาใช้ใน กระบวนการหายใจของไขมันกลีเซอรอลถูกแปลงเป็น 3C-saccharophosphate ได้ง่ายซึ่งเข้าสู่เส้นทางของไกลโคไลซิส ในกรณีนี้ จะใช้ ATP หนึ่งโมเลกุลและเกิดสามโมเลกุลขึ้น

พรหมลิขิตกรดไพรูวิกขึ้นอยู่กับการมีออกซิเจนในเซลล์ หากมีออกซิเจน กรดไพรูวิกจะผ่านเข้าไปในไมโตคอนเดรียเพื่อออกซิเดชันอย่างสมบูรณ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ (การหายใจแบบใช้ออกซิเจน) หากไม่มีออกซิเจนก็จะกลายเป็นเอธานอลหรือกรดแลคติก (การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน)

ไกลโคไลซิส- ลำดับของปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่นำไปสู่การสลายกลูโคสด้วยการก่อตัวของพีวีซี พร้อมด้วยการก่อตัวของ ATP (ในไซโตซอลของเซลล์) glycolysis มีสองประเภท - แอโรบิกและแอนแอโรบิก

แอโรบิกไกลโคไลซิส: PVK เกิดขึ้นและเข้าสู่ไมโตคอนเดรีย ภายใต้สภาวะแอโรบิก PVA ต่อไปในเส้นทางทั่วไปของแคแทบอลิซึม สลายตัวเป็น CO 2 และ H 2 O แอโรบิกไกลโคไลซิสเป็นส่วนหนึ่งของการสลายกลูโคสแบบแอโรบิก

ไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจน:พีวีซีถูกสร้างขึ้นซึ่งจะถูกแปลงเป็นแลคเตท การสลายกลูโคสแบบไม่ใช้ออกซิเจนและไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นคำพ้องความหมาย ไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นในนาทีแรกของการทำงานของกล้ามเนื้อ ในเม็ดเลือดแดง (ไม่มีไมโตคอนเดรีย) โดยมีปริมาณออกซิเจนไม่เพียงพอ

ปฏิกิริยาไกลโคไลซิส:

1). ฟอสฟอรีเลชันของกลูโคส ปฏิกิริยาถูกกระตุ้นโดย hexokinase ในเซลล์เนื้อเยื่อของตับ - โดยกลูโคคิเนส การก่อตัวของกลูโคส-6-ฟอสเฟตในเซลล์เป็นกับดักสำหรับกลูโคสเพราะ เมมเบรนสำหรับกลูโคสฟอสฟอรีเลตไม่สามารถซึมผ่านได้ กลูโคส-6-ฟอสเฟตเป็นตัวยับยั้งปฏิกิริยาอัลโลสเตอริก

2). ปฏิกิริยาไอโซเมอไรเซชันโดยมีส่วนร่วมของกลูโคส -6- ฟอสเฟตไอโซเมอเรส:

3) ระยะจำกัด- ปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชั่นเร่งปฏิกิริยาโดย 6-phosphofructokinase ซึ่งถูกยับยั้งโดย ATP และซิเตรต กระตุ้นโดย - AMP

4). ปฏิกิริยาความแตกแยกของ Aldol ด้วยการมีส่วนร่วมของ aldolase

5). ไอโซเมอไรเซชันของไดไฮดรอกซีอะซิโตน ฟอสเฟต เอนไซม์ - ไตรโอส ฟอสเฟต ไอโซเมอเรส:

กลูโคส 1 โมเลกุลจะถูกแปลงเป็น 2 โมเลกุลของ glyceraldehyde-3-phosphate (ปฏิกิริยา 4, 5)

6). ปฏิกิริยาออกซิเดชัน, เอนไซม์ - glyceraldehyde phosphate dehydrogenase:

7). ฟอสโฟรีเลชั่นของพื้นผิวด้วยการมีส่วนร่วมของไคเนส phosphoglycerate:

8). การถ่ายโอนภายในโมเลกุลของกลุ่มฟอสเฟต, เอนไซม์ - phosphoglyceromutase:

9). ปฏิกิริยาการคายน้ำด้วยการมีส่วนร่วมของอีโนเลส:

10). ฟอสโฟรีเลชั่นของพื้นผิว, เอนไซม์ - ไพรูเวตไคเนส:

11). ภายใต้สภาวะที่ไม่ใช้ออกซิเจนปฏิกิริยาของการลดลงของไพรูเวตเป็นแลคเตทเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของเอนไซม์แลคเตทดีไฮโดรจีเนส:

สมการโดยรวมสำหรับไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนคือ:

ไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนไม่ต้องการระบบทางเดินหายใจ

เอาต์พุต ATP ระหว่าง glycolysis แบบไม่ใช้ออกซิเจน: ATP เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาสองปฏิกิริยาของสารตั้งต้น phosphorylation: จาก 1,3-bisphosphoglycerate - ปฏิกิริยา 7 และจาก phosphoenolpyruvate - ปฏิกิริยา 10 เมื่อพิจารณาว่ากลูโคส 1 โมเลกุลถูกแบ่งออกเป็น 2 ไตรโอส และให้กลีเซอรอลดีไฮด์ฟอสเฟต 2 โมเลกุล จึงเกิด 4ATP 2ATP ใช้เพื่อกระตุ้นกลูโคส (ปฏิกิริยาที่ 1 และ 3 ของไกลโคไลซิส) เบ็ดเสร็จ.