مسیر گلیکولیز و اکسیداسیون گلوکز/ارشد و دکترای وزارت بهداشت/ بیوشیمی دولین-هارپر-لنینجر-هنری-تیتز
3.9 هزار بار بازدید -
3 سال پیش
-
گلیکولیز یا قندکافت گام اول
گلیکولیز یا قندکافت گام اول توی شکست گلوکز برای تخلیه انرژیه. حدودا کل انرژی سلول‌های زنده از انرژی موجود توی پیوند‌های گلوکز و مونوساکاریدهای دیگه درمیاد. گلوکز از دو راه به سلول‌های هتروتروف وارد میشه. یکی انتقال فعال ثانویه که توی اون، ترنسفرخلاف شیب غلظت گلوکزه. دومی با گروهی از پروتئین‌های سرتاسری به نام پروتئین‌های GLUT رخ میده که به پروتئین‌های انتقال دهنده گلوکز هم معروفن. این ترنسفرها انتشار گلوکز رو راحت ترمی‌کنن. گلیکولیز اولین مسیریه که توی شکست گلوکز برای استخراج انرژی استفاده میشه. این فرایند توی سیتوپلاسم هر دو سلول پروکاریوتی و یوکاریوتی انجام میشه و شاید یکی از اولین مسیر‌های متابولیکیه که از زمان‌های دور، تقریباً توی کل ارگانیسم‌های روی زمین استفاده میشده و میشه. این مکانیسم اکسیژن مصرف نمی‌کنه در نتیجه یک فرایند بی‌هوازیه.
مراحل :
دو دسته واکنش نیازمند انرژی و تولید کننده انرژی هستن.
یک: اولین مرحله گلیکولیز توسط آنزیم «هگزوکیناز» (Hexokinase) انجام میشه، آنزیمی که فسفوریلاسیون قند‌های شش کربنی رو انجام میده. هگزوکیناز، گلوکز رو با استفاده از ATP به عنوان منبع فسفات آلی، فسفوریله میکنه و «گلوکز 6 فسفات» (Glucose-6-Phosphate) میسازه، این مولکول یک شکل واکنش پذیرتر از گلوکزه که مانع از تعامل مولکول گلوکز فسفریله شده با پروتئین‌های GLUT و خروج قند از سلول میشه در نتیجه گلوکز ۶ فسفات دیگه نمی‌تونه سلول رو ترک کنه چون بار فسفات منفیه و جلوی نزدیک شدن قند به نزدیک غشا رو میگیره.
دو: آنزیم «ایزومراز» (Isomerase) گلوکز 6 فسفات رو به یکی از ایزومر‌های اون یعنی«فروکتوز 6 فسفات» تبدیل میکنه (این تغییره که میتونه سبب تقسیم نهایی قند به دو مولکول سه کربنه میشه).
سه: فسفوریلاسیون فروکتوز 6 فسفات توسط آنزیم فسفوفروکتوکینازانجام میشه. مولکول ATP دوم یک فسفات پرانرژی به فروکتوز 6 -فسفات منتقل میکنه و «فروکتوز -۱،6 بیس فسفات» میسازه. توی این مسی، فسفوفروکتوکیناز یک آنزیم محدودکننده سرعته یعنی زمانی که غلظت ADP زیاد باشه، فعاله و زمانی که برعکس باشه، این آنزیم کمتر فعاله در نتیجه اگه ATP کافی توی محیط باشه، مسیر آهسته میشه.
چهار: فسفات‌های پرانرژی که به فروکتوز 1،6 بیس فسفات اضافه شدن، این مولکول رو ناپایدار می‌کنن. توی این مرحله آنزیمی به نام «آلدولاز» برای شکستن 1،6- بیس فسفات به دو ایزومر سه کربنی استفاده میشه. این دو ایزومر شامل «دی هیدروکسی استون – فسفات» و «گلیسرالدهید 3 فسفات» هستن.
پنج: آنزیم ایزومراز دی هیدروکسی استون – فسفات رو به گلیسرالدهید 3 فسفات تبدیل میکنه. در نتیجه، مسیر با دو مولکول گلیسرالدهید 3 فسفات ادامه پیدا میکنه.
مراحل انرژی زا:
شش: توی این مرحله گلیسرالدهید-3-فسفات اکسید میشه و الکترون‌های پر انرژی که توسط +NAD برای تولید NADH جمع‌آوری میشن هم تولید میشن و بعدش قند با اضافه کردن یک گروه فسفات دوم، فسفریله میشه و تولید «1،3- بیس فسفو گلیسرات» میکنه و یادتون باشه که این فسفات معدنیه. ادامه واکنش به در دسترس بودن فرم اکسید شده حامل الکترون یعنی همون +NAD بستگی داره در نتیجه NADH باید مرتباً به +NAD اکسید بشه تا این مرحله ادامه پیدا کنه و اگه نباشه کلا واکنش میخوابه. اگه اکسیژن توی محیط باشه، NADH به راحتی و به طور غیرمستقیم اکسید میشه و الکترون‌های پرانرژی برای تولید ATP استفاده میشن. توی محیط فاقد اکسیژن، یک مسیر جایگزین مثل تخمیر الکلی هست به نام تخمیر لاکتیکی که اکسیداسیون NADH به +NAD رو انجام میده.
هفت: توسط «فسفوگلیسرات کیناز» کاتالیز میشه. 1،3- بیس فسفو گلیسرات یک فسفات پر انرژی به ADP منتقل میکنه و یک مولکول ATP رو میسازه. این واکنش یک مثال از فسفوریلاسیون در سطح سوبستراست که توی این نوع فسفوریلاسیون، فسفات معدنی از مولکول اولیه به ADP منتقل شده و ATP ساخته میشه.توی این حالت گروه کربونیل روی 1،3- بیس فسفوگلیسرات به یک گروه کربوکسیلی اکسید میشه و «3- فسفوگلیسرات» ساخته میشه.
هشت:گروه فسفات 3- فسفوگلیسرات از کربن سوم به کربن دوم منتقل میشه و 2- فسفوگلیسرات رو تولید میکنه. آنزیمی که این مرحله رو کاتالیز میکنه، یک آنزیم موتازه.
نه: آنزیم «انولاز» کاتالیز این مرحله رو بر عهده داره. این آنزیم باعث میشه که آب از ساختار 2- فسفوگلیسرات خارج بشه. در اصل این آنزیم یک واکنش دهیدراتاسیون رو کاتالیز میکنه پس یک پیوند دوگانه داخل مولکول تشکیل میشه که آخرشم انرژی موجود توی پیوند فسفات باقیمانده رو افزایش میده و فسفوانول پیروات تولید میشه.
ده: مرحله آخر گلیکولیز رو آنزیم «پیروات کیناز» انجام میده. این آنزیم منجر به تولید مولکول ATP دوم توسط فسفوریلاسیون در سطح سوبسترا و ترکیب پیروویک اسید میشه.
محصولات:گلیکولیز با یک مولکول گلوکز شروع میشه و با دو تا پیروات و کلا با چهار تا ATP و دو مولکول NADH به پایان می‌رسد. دو مولکول ATP در نیمه اول مسیر، برای آماده کردن حلقه شش کربنی برای برش، استفاده میشن.
اریتروسیتهای پستانداران بالغ میتوکندری ندارن و به همین سبب نمیتونن تنفس هوازی کنن. تنفس هوازی فرایندیه که سلول ها در زمان حضور اکسیژن انرژی ترکیبات مغذی رو به ATP تبدیل می‌کنن. توی این حالت، گلیکولیز تنها منبع ATP برای گلبول‌های قرمزه. در نتیجه اگه گلیکولیز قطع بشه، گلبول‌های قرمز توان حفظ پمپ‌های سدیم-پتاسیم خودشون که به عملکرد ATP نیاز دارن رو از دست می‌دن و آخرشم میمیرن. به علاوه اگه پیروات کیناز در مقادیر کافی وجود نداشته باشه، آخرین مرحله گلیکولیز انجام نمیشه. توی این شرایط، کل مسیر گلیکولیز ادامه پیدا میکنه ولی فقط دو تا مولکول ATP به جای چهار مولکول ATP که در حالت معمول تولید میشد توی واکنش‌های نیمه دوم ساخته میشن. بنابراین، پیروات کیناز یک آنزیم محدودکننده سرعت برای گلیکولیزه یعنی که در واقع یک آنزیم تنظیمی مسیره
#بیوشیمی #بیوشیمی_بالینی #وزارت_بهداشت
3 سال پیش
در تاریخ 1400/04/11 منتشر شده
است.
3,952
بـار بازدید شده