Kandungan
- Asas Glukosa
- Laluan Glikolisis Lengkap
- Glikolisis: Fasa Pelaburan
- Glikolisis: Fasa Pemulangan
- Peraturan Glikolisis
- Pengaktifan Enzim Glikolisis
- Enzim Enzim Glikolisis
- Lebih banyak mengenai Peraturan Hexokinase
Glikolisis adalah proses metabolik sejagat di kalangan makhluk hidup dunia. Siri 10 reaksi dalam sitoplasma semua sel menukarkan molekul gula enam-karbon glukosa ke dalam dua molekul piruvat, dua molekul ATP dan dua molekul NADH.
Ketahui tentang glikolisis.
In prokariot, yang merupakan organisma paling mudah, glikolisis adalah satu-satunya permainan metabolisme selular di bandar. Organisma ini, yang hampir semuanya terdiri daripada satu sel dengan kandungan yang sedikit, mempunyai keperluan metabolik yang terhad, dan glikolisis cukup untuk membolehkan mereka berkembang maju dan membiak dalam ketiadaan faktor yang bersaing. EukaryotesSebaliknya, glikolisis akan dilancarkan sebagai makanan pembuka yang diperlukan sebelum hidangan pernafasan aerobik dimasukkan ke dalam gambar.
Perbincangan glycolysis sering berpusat pada syarat-syarat yang memihak kepadanya, mis., Substrat yang mencukupi dan kepekatan enzim. Kurang sering disebut, tetapi juga penting, adalah perkara-perkara yang mungkin dengan reka bentuk menghalang kadar glikolisis. Walaupun sel memerlukan tenaga, terus-menerus berjalan sebanyak bahan mentah melalui kilang glikolisis tidak selalunya hasil sel yang dikehendaki. Nasib baik untuk sel, banyak peserta dalam glikolisis mempunyai kapasiti untuk mempengaruhi kelajuannya.
Asas Glukosa
Glukosa adalah gula enam-karbon dengan formula C6H12O6. (Trivia biomolekul yang menyeronokkan: Setiap karbohidrat - sama ada gula, kanji atau serat tidak larut - mempunyai formula kimia umum CNH2NON.) Ia mempunyai jisim molar 180 g, sama dengan asid amino yang lebih berat dari segi saiznya. Ia dapat meresap secara bebas ke dalam dan keluar sel melalui membran plasma.
Glukosa adalah monosakarida, yang bermaksud bahawa ia tidak dibuat dengan menggabungkan gula yang lebih kecil. Fruktosa adalah monosakarida, manakala sukrosa ("gula meja") adalah disaccharide yang dipasang dari molekul glukosa dan molekul fruktosa.
Khususnya, glukosa dalam bentuk cincin, diwakili sebagai segi enam dalam kebanyakan rajah. Lima daripada enam atom cincin adalah glukosa, manakala yang keenam adalah oksigen. Nombor 6 karbon terletak di dalam metil (- CH3) kumpulan di luar cincin.
Laluan Glikolisis Lengkap
Rumus lengkap bagi jumlah 10 tindak balas glikolisis ialah:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
Dalam kata-kata, ini bermakna molekul glukosa ditukar kepada dua molekul glukosa, menghasilkan 2 ATP dan 2 NADH (bentuk dikurangkan adenine dinucleotide nikotinamide, "pembawa elektron" biasa dalam biokimia).
Perhatikan bahawa tiada oksigen diperlukan. Walaupun pyruvate hampir selalu berlaku untuk dimakan dalam langkah-langkah pernafasan aerobik, glikolisis berlaku dalam organisma aerobik dan anaerobik.
Glikolisis: Fasa Pelaburan
Glikolisis secara klasik dibahagikan kepada dua bahagian: "fasa pelaburan," yang memerlukan 2 ATP (adenosine triphosphate, "mata wang tenaga" sel) untuk membentuk molekul glukosa menjadi sesuatu yang mempunyai tenaga potensi yang besar, dan "ganjaran" atau "penuaian" fasa, di mana 4 ATP dijana melalui penukaran satu molekul tiga-karbon (glyceraldehyde-3-phosphate, atau GAP) ke dalam satu lagi, piruvat. Ini bermakna bahawa sejumlah 4 -2 = 2 ATP dihasilkan setiap molekul glukosa.
Apabila glukosa memasuki sel, ia adalah fosforilasi (iaitu, mempunyai kumpulan fosfat yang melekatinya) di bawah tindakan enzim hexokinase. Enzim ini, atau pemangkin protein, adalah antara yang paling penting dalam enzim pengawalseliaan dalam glikolisis. Setiap 10 tindak balas dalam glikolisis dipangkin oleh satu enzim, dan enzim tersebut pada gilirannya mempercepatkan hanya satu reaksi.
Glukosa-6-fosfat (G6P) yang terhasil daripada langkah fosforilasi ini kemudian ditukar kepada fruktosa-6-fosfat (F6P) sebelum fosforilasi kedua berlaku, kali ini pada arah phosphofructokinase, satu lagi enzim pengawalan kritikal. Ini menghasilkan pembentukan fruktosa-1,6-bisfosfat (FBP), dan fasa pertama glikolisis selesai.
Glikolisis: Fasa Pemulangan
Fruktosa-1,6-bisfosfat dipecah menjadi sepasang molekul tiga-karbon, dihydroxyacetone phosphate (DHAP) dan gliseraldehid-3-fosfat (GAP). DHAP dengan cepat ditukarkan kepada GAP, jadi kesan bersih perpecahan adalah penciptaan dua molekul tiga-karbon yang sama dari satu-enam molekul karbon.
GAP kemudian ditukarkan oleh enzim gliseraldehid-3-fosfat dehidrogenase kepada 1,3-diphosphoglycerate. Ini adalah langkah yang sibuk; NAD+ ditukar kepada NADH dan H+ menggunakan atom hidrogen yang dilucutkan dari GAP, dan kemudian molekul itu fosforilasi.
Dalam langkah-langkah yang selebihnya, yang mengubah 1,3-diphosphoglycerate menjadi piruvat, kedua-dua fosfat dikeluarkan dalam turutan dari molekul tiga karbon untuk menghasilkan ATP. Oleh kerana segala-galanya selepas pemisahan FBP berlaku dua kali setiap molekul glukosa, ini bermakna 2 NADH, 2 H+ dan 4 ATP dihasilkan dalam fasa pemulangan, untuk bersih 2 NADH, 2 H+ dan 2 ATP.
Baca lebih lanjut mengenai hasil akhir glikolisis.
Peraturan Glikolisis
Tiga enzim yang mengambil bahagian dalam glikolisis memainkan peranan utama dalam peraturan proses tersebut. Dua, heksokinase dan phosphofructokinase (atau PFK), sudah disebutkan. Ketiga, pyruvate kinasebertanggungjawab untuk memangkinkan reaksi glikolisis akhir, penukaran phosphoenolpyruvate (PEP) kepada piruvat.
Setiap enzim ini mempunyai pengaktif dan juga perencat. Jika anda sudah biasa dengan kimia dan konsep perencatan maklum balas, anda mungkin dapat meramalkan keadaan yang membawa enzim yang diberikan untuk mempercepat atau memperlahankan aktivitinya. Sebagai contoh, jika rantau sel kaya dengan G6P, adakah anda menjangka hexokinase secara agresif mencari sebarang molekul glukosa yang mengembara? Anda mungkin tidak, kerana di bawah syarat-syarat ini, tidak ada keperluan mendesak untuk menghasilkan G6P tambahan. Dan anda akan betul.
Pengaktifan Enzim Glikolisis
Walaupun hexokinase dihalang oleh G6P, ia diaktifkan oleh AMP (adenosine monophosphate) dan ADP (adenosine diphosphate), seperti PFK dan pyruvate kinase. Ini kerana paras AMP dan ADP yang lebih tinggi umumnya menandakan tahap ATP yang lebih rendah, dan apabila ATP rendah, dorongan untuk glikolisis berlaku tinggi.
Pyruvate kinase juga diaktifkan oleh fruktosa-1,6-bisfosfat, yang masuk akal, kerana terlalu banyak FBP membayangkan bahawa perantaraan glikolisis terkumpul hulu dan perkara-perkara yang perlu berlaku lebih cepat pada hujung ekor proses. Juga, fruktosa-2,6-bisphosphate adalah pengaktif PFK.
Enzim Enzim Glikolisis
Hexokinase, seperti yang dinyatakan, dihalang oleh G6P. PFK dan piruvat kinase kedua-duanya dihalang oleh kehadiran ATP atas sebab asas yang sama mereka diaktifkan oleh AMP dan ADP: Keadaan tenaga sel menyokong penurunan kadar glikolisis.
PFK juga dihalang oleh sitrat, komponen kitaran Kreb yang berlaku di hilir dalam pernafasan aerobik. Pyruvate kinase dihalang oleh acetyl CoA, yang merupakan molekul yang pyruvate ditukar kepada selepas glikolisis berakhir dan sebelum kitaran Krebs bermula (sebenarnya, asetil CoA menggabungkan dengan oksaloasetat pada langkah pertama kitaran untuk mencipta sitrat). Akhirnya, alanin asid amino juga menghalang piruvat kinase.
Lebih banyak mengenai Peraturan Hexokinase
Anda mungkin mengharapkan produk glikolisis lain selain G6P untuk menghalang hexokinase, kerana kehadiran mereka dalam kuantiti yang banyak nampaknya menunjukkan keperluan menurun bagi G6P. Walau bagaimanapun, hanya G6P itu sendiri menghalang hexokinase. Mengapa ini?
Alasannya agak mudah: G6P diperlukan untuk laluan reaksi selain daripada glikolisis, termasuk pentose fosfat shunt dan sintesis glikogen. Oleh itu, jika molekul hiliran selain daripada G6P dapat mengekalkan hexokinase dari kerjanya, jalur reaksi lain juga akan melambatkan kerana kekurangan G6P memasuki proses tersebut, dan oleh itu akan mewakili kerosakan collateral sejenis.