V tem članku si bomo podrobneje ogledali aerobno glikolizo, njene procese ter analizirali faze in korake. Spoznajmo anaerobno oksidacijo glukoze, spoznajmo evolucijske modifikacije tega procesa in določimo njegov biološki pomen.
Kaj je glikoliza
Glikoliza je ena od treh oblik oksidacije glukoze, pri kateri sam proces oksidacije spremlja sproščanje energije, ki je shranjena v NADH in ATP. V procesu glikolize se iz molekule glukoze pridobita dve molekuli pirovične kisline.
Glikoliza je proces, ki nastane pod vplivom različnih bioloških katalizatorjev – encimov. Glavni oksidant je kisik - O2, vendar se lahko procesi glikolize nadaljujejo brez njegove odsotnosti. Ta vrsta glikolize se imenuje anaerobna glikoliza.
Proces glikolize v odsotnosti kisika
Anaerobna glikoliza je postopni proces oksidacije glukoze, pri katerem glukoza ni popolnoma oksidirana. Nastane ena molekula pirovične kisline. In z energijoz vidika je glikoliza brez sodelovanja kisika (anaerobna) manj koristna. Ko pa kisik vstopi v celico, se lahko proces anaerobne oksidacije spremeni v aerobnega in poteka v polni obliki.
Mehanizmi glikolize
Proces glikolize je razgradnja šestoogljične glukoze v triogljikovi piruvat v obliki dveh molekul. Sam proces je razdeljen na 5 stopenj priprave in 5 stopenj, v katerih je energija shranjena v ATP.
Proces glikolize 2 korakov in 10 korakov je naslednji:
- 1 stopnja, stopnja 1 - fosforilacija glukoze. Pri šestem ogljiku v glukozi se sam saharid aktivira s fosforilacijo.
- Korak 2 - izomerizacija glukoza-6-fosfata. Na tej stopnji fosfoglukozeimeraza katalitično pretvori glukozo v fruktozo-6-fosfat.
- 3. stopnja - Fruktoza-6-fosfat in njegova fosforilacija. Ta korak je sestavljen iz tvorbe fruktozo-1,6-difosfata (aldolaze) z delovanjem fosfofruktokinaze-1, ki spremlja fosforilno skupino od adenozin trifosforjeve kisline do molekule fruktoze.
- Korak 4 je proces cepitve aldolaze, da nastaneta dve molekuli trioznega fosfata, in sicer eldoza in ketoza.
- 5. stopnja - triozni fosfati in njihova izomerizacija. Na tej stopnji se gliceraldehid-3-fosfat pošlje v naslednje stopnje razgradnje glukoze, dihidroksiaceton fosfat pa se pod vplivom encima pretvori v obliko gliceraldehid-3-fosfata.
- 2 stopnja, stopnja 6 (1) - Gliceraldehid-3-fosfat in njegova oksidacija - stopnja, v kateri se ta molekula oksidira in fosforilira vdifosfoglicerat-1, 3.
- stopnja 7 (2) - namenjena prenosu fosfatne skupine na ADP iz 1,3-difosfoglicerata. Končni produkti tega koraka so tvorba 3-fosfoglicerata in ATP.
- Korak 8 (3) - prehod s 3-fosfoglicerata na 2-fosfoglicerat. Ta proces poteka pod vplivom encima fosfoglicerat mutaze. Predpogoj za potek kemične reakcije je prisotnost magnezija (Mg).
- Korak 9 (4) - 2 dehidrirana fosfoglicerta.
- 10. stopnja (5) - fosfati, dobljeni kot rezultat prejšnjih stopenj, se prenesejo v ADP in PEP. Energija iz fosfoenulpirovata se prenese na ADP. Reakcija zahteva prisotnost kalijevih (K) in magnezijevih (Mg) ionov.
Spremenjene oblike glikolize
Proces glikolize lahko spremlja dodatna proizvodnja 1, 3 in 2,3-bifosfogliceratov. 2,3-fosfoglicerat se pod vplivom bioloških katalizatorjev lahko vrne v glikolizo in preide v obliko 3-fosfoglicerata. Vloga teh encimov je raznolika, na primer 2,3-bifosfoglicerat, ki je v hemoglobinu, povzroči prehajanje kisika v tkiva, spodbuja disociacijo in znižuje afiniteto O2 in eritrocitov.
Mnoge bakterije spreminjajo oblike glikolize na različnih stopnjah, zmanjšujejo njihovo skupno število ali jih spreminjajo pod vplivom različnih encimov. Majhen del anaerobov ima druge metode razgradnje ogljikovih hidratov. Mnogi termofili imajo sploh 2 glikolizna encima, to sta enolaza in piruvat kinaza.
Glikogen in škrob, disaharidi indruge vrste monosaharidov
Aerobna glikoliza je proces, ki je neločljivo povezan z drugimi vrstami ogljikovih hidratov, še posebej pa je značilen za škrob, glikogen, večino disaharidov (manoza, galaktoza, fruktoza, saharoza in drugi). Funkcije vseh vrst ogljikovih hidratov so na splošno usmerjene v pridobivanje energije, vendar se lahko razlikujejo glede na posebnosti njihovega namena, uporabe itd. razgradnjo glikogena. Sam glikogen se lahko shrani v telesu kot rezervni vir energije. Tako se na primer glukoza, pridobljena med obrokom, vendar ne absorbira v možganih, kopiči v jetrih in bo uporabljena, ko v telesu primanjkuje glukoze, da bi zaščitili posameznika pred resnimi motnjami v homeostazi.
Pomen glikolize
Glikoliza je edinstvena, a ne edina vrsta oksidacije glukoze v telesu, celici tako prokariotov kot evkariontov. Encimi glikolize so topni v vodi. Reakcija glikolize v nekaterih tkivih in celicah se lahko pojavi le na ta način, na primer v možganskih in jetrnih nefronskih celicah. Drugi načini oksidacije glukoze v teh organih se ne uporabljajo. Vendar funkcije glikolize niso povsod enake. Na primer, maščobno tkivo in jetra v procesu prebave iz glukoze izločijo potrebne substrate za sintezo maščob. Mnoge rastline uporabljajo glikolizo kot način za pridobivanje večine svoje energije.
