Glikoliza beztlenowa, co jest, reakcje, ścieżki fermentacyjne

Czym jest glikoliza beztlenowa?

Glikoliza beztlenowa O beztlenowy jest kataboliczną drogą stosowaną przez wiele rodzajów komórek do degradacji glukozy przy braku tlenu. Oznacza to, że glukoza nie jest całkowicie utleniona do dwutlenku węgla i wody, podobnie jak w przypadku glikolizy tlenowej, ale wytwarzane są produkty fermentacyjne.

Nazywa się to beztlenową glikolizą, ponieważ ma miejsce bez obecności tlenu, który w innych przypadkach działa jako końcowy akceptor elektronów w łańcuchu przenośnym mitochondriów, gdzie wytwarzane są duże ilości energii z przetwarzania produktów glikolitycznych.

W zależności od organizmu stan beztleniowy lub brak tlenu spowoduje wytwarzanie kwasu mlekowego (na przykład komórek mięśni) lub etanolu (drożdży), z pirogronianu wytwarzanego przez katabolizm glukozy.

W rezultacie wydajność energii dramatycznie spada, ponieważ tylko dwa mole ATP są wytwarzane dla każdego molowego glukozy, który jest przetwarzany, w porównaniu z 8 moli, które można uzyskać podczas glikolizy tlenowej (tylko w fazie glikolitycznej).

Różnica w liczbie cząsteczek ATP ma związek z ponownym utlenianiem NADH, który nie generuje dodatkowego ATP, w przeciwieństwie do tego, co dzieje się w glikolizy tlenowej, która dla każdego NADH uzyskała 3 cząsteczki ATP.

Reakcje

Glikoliza beztlenowa wcale nie pochodzi z glikolizy aerobowej, ponieważ termin „beztlenowy” odnosi się raczej do tego, co dzieje się po trasie glikolitycznej, to znaczy do miejsca docelowego produktów reakcyjnych i pośredników.

Może ci służyć: oddychanie tchawicy

Zatem w reakcjach glikolizy beztlenowej uczestniczy dziesięć różnych enzymów, a mianowicie:

1-heksochinaza (HK): Użyj cząsteczki ATP dla każdej cząsteczki glukozy. Wytwarza 6-fosforan glukozy (G6P) i ADP. Reakcja jest nieodwracalna i zasługuje na jony magnezu.

 2-fosfoglucoso izomerasa (PGI): Isomeriza G6P A fruktoza 6-fosforan (F6p).

 3-fosfoffrucerachinaza (PFK): Fosforyla F6p A fruktoza 1,6-bifosforan (F1.6-BP) przy użyciu cząsteczki ATP dla każdego F6p, ta reakcja jest również nieodwracalna.

 4-naldolaza: Escind cząsteczki F1.6-BP i wytwarzaj 3-fosforan gliceraldehydu (GAP) i fosforan dihydroksyacetonu (DHAP).

 Izomeraza 5-fosforanowa (TIM): Uczestniczy w interkonwersji DHAP i GAP.

 Dehydrogenaza 3-fosforanu 6-gliceraldehydowego (GAPDH): Użyj dwóch cząsteczek NAD⁺ oraz 2 nieorganiczne cząsteczki fosforanu (PI) do fosforylacji szczeliny, daje 1,3-bifosfoglikanu (1,3 ppg) i 2 NADH.

 7-fosfoglicerato quinasa (PGK): wytwarza dwie cząsteczki ATP z powodu fosforylacji na poziomie substratu dwóch cząsteczek ADP. Nacisk na dawcę grupy fosforanowej co 1,3 ppg cząsteczka. Wytwarza 2 3-fosfoglikanu (3 pg).

 8-fosfoglicerato Mutasa (PGM): Reorganizuj cząsteczkę 3pg, powodując pośrednik o większej energii, 2pg.

 199.

10-pirogronianowy kinaza (PYK): fosfoenolpirogronian jest stosowany przez ten enzym do tworzenia pirogronianu. Reakcja implikuje przeniesienie grupy fosforanowej w pozycji 2 fosfoenolpirogulianu do cząsteczki ADP. 2 piruvany i 2 ATP są wytwarzane dla każdego glukozy.

Trasy fermentacyjne

Fermentacja jest terminem stosowanym do wskazania, że ​​glukoza lub inne składniki odżywcze są degradowane przy braku tlenu, aby uzyskać energię.

W przypadku braku tlenu łańcuch przenośnika elektronów nie ma ostatecznego akceptora i dlatego nie występuje fosforylacja oksydacyjna, która płaci duże ilości energii w postaci ATP. NADH nie jest reoksyd drogą mitochondrialną, ale alternatywnymi trasami, które nie wytwarzają ATP.

Może ci służyć: kinaza pirogronianowa: struktura, funkcja, regulacja, hamowanie

Bez wystarczającej liczby NAD⁺ Ścieżka glikolityczna.

Niektóre komórki mają alternatywne mechanizmy radzenia sobie z okresami beztlenowania i ogólnie mechanizmy te sugerują pewnego rodzaju fermentację. Przeciwnie, inne komórki zależą prawie wyłącznie od procesów fermentacyjnych.

Produkty szlaków fermentacyjnych wielu organizmów są ekonomicznie istotne dla człowieka; Przykładami są wytwarzanie etanolu przez niektóre drożdże w beztlewicy i tworzenie się kwasu mlekowego przez kropki mleczne stosowane do produkcji jogurtu.

Produkcja kwasu mlekowego

Wiele rodzajów komórek przy braku tlenu wytwarza kwas mlekowy dzięki reakcji katalizowanej przez kompleks dehydrogenazy mleczanowej, który wykorzystuje pirogronianowe węglowodany i NADH wytwarzane w reakcji GAPDH.

Fermentacja mlekowa (źródło: Sjantoni [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)] przez Wikimedia Commons)

Produkcja etanolu

Pyrogronian jest przekształcany w acetaldehyd i CO2 przez dekarboksylazę pirogronianową. Acetaldehyd jest następnie stosowany przez dehydrogenazę alkoholową, która zmniejsza ją poprzez wytwarzanie etanolu i regenerując cząsteczkę NAD⁺ dla każdej cząsteczki pirogronianu, która w ten sposób wchodzi.

Fermentacja alkoholowa (źródło: Arobson1 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)] przez Wikimedia Commons)

Fermentacja aerobowa

Glikoliza beztlenowa ma jako główną cechę, że produkty końcowe nie odpowiadają CO₂ i woda, jak w przypadku glikolizy tlenowej. W jego miejscu generowane są typowe reakcje fermentacyjne.

Niektórzy autorzy opisali proces „fermentacji aerobowej” lub tlenowej glikolizy glucly dla niektórych organizmów, w tym niektóre pasożyty rodziny Trypanosomatidae i wiele rakowych komórek rakowych wyróżniających się.

Może ci służyć: termoreceptory: u ludzi, u zwierząt, w roślinach

W tych organizmach wykazano, że nawet w obecności tlenu, produkty ścieżki glikolitycznej możliwe.

Chociaż „aerobowa fermentacja” glukozy nie oznacza całkowitego braku aktywności oddechowej, ponieważ nie jest to proces wszystkiego lub nic. Jednak bibliografia wskazuje na wydalanie produktów takich jak pirogronian, mleczan, bursztynian, zło i inne kwasy organiczne.

Glikoliza i rak

Wiele komórek rakowych wykazuje wzrost glukozy i przepływu glikolitycznego.

Guzy u pacjentów z rakiem szybko rosną, więc naczynia krwionośne są w niedotlenienie. Zatem suplement energii tych komórek zależy głównie od glikolizy beztlenowej.

Jednak zjawisko to pomaga czynnik transkrypcyjny indukowany niedotlenieniem (HIF), który zwiększa ekspresję enzymów glikolitycznych i transporterów glukozy w błonie przez złożone mechanizmy.

Bibliografia

1. Cazzulo, J. J. (1992). Aerobowa fermentacja glukozy przez trypanosomatydów. The FASB Journal, 6, 3153-3161.
2. Jones, w., & Bianchi, k. (2015). Aerobowa glikoliza: poza proliferacją. Granice immunologii, 6, 1-5.