гликолиза

Най- гликолиза съдържа в хората и в почти всички многоклетъчни организми биокаталитично контролирано разграждане на прости захари като D-глюкоза.

Процесът на разграждане и превръщане на глюкозата в пируват протича в десет последователни етапа и може да се извършва еднакво при аеробни и анаеробни условия.

Гликолизата се използва за генериране на енергия, а пируватът осигурява първи предварителен етап за биохимичния синтез на определени вещества. Разграждането на по-висококачествените въглехидрати (множество захари) също преминава през гликолиза, след като се разгражда на прости захари.

Какво е гликолиза?

Гликолизата е централен метаболитен процес за разграждането на простата захарна D-глюкоза и протича в клетките в цитозола, течната част на клетъчната плазма.

Гликолизата е централен метаболитен процес за разграждането на простата захарна D-глюкоза и протича в клетките в цитозола, течната част на клетъчната плазма. Процесът на разграждане протича в 10 последователни, ензимно контролирани индивидуални стъпки. Крайните продукти на общия баланс от гликолиза на глюкозна молекула са 2 пируватни молекули, 2 ATP нуклеотиди и 2 NADH нуклеотиди.

10-те отделни стъпки могат да бъдат разделени на две фази, подготвителната фаза от стъпка 1 до стъпка 5 и амортизационната фаза от стъпка 6 до 10. Фазата на подготовка е енергийно отрицателна за метаболизма, така че трябва да се подава енергия под формата на 2 АТФ. Само амортизационната фаза е енергично положителна, така че на баланс има енергийна печалба под формата на 2 ATP нуклеотиди и 2 NADH нуклеотиди.

В първите два етапа на гликолизата към фосфатните глюкози се прехвърлят 2 фосфатни групи, които идват от 2 ATP нуклеотиди (аденозин трифосфат) и които по този начин се превръщат в нуклеотиди на ADP (аденозин дифосфат).

Докато гликолизата до образуването на пируват не зависи от това дали преобладават оксидните (аеробни) или аноксични (анаеробни) условия, по-нататъшният метаболизъм на пирувата зависи от това дали има наличен кислород или не. Но, строго погледнато, по-нататъшните процеси на разграждане и преобразуване вече не принадлежат към гликолизата.

Функция и задача

Гликолизата е един от най-важните и най-честите централни метаболитни процеси, които протичат в клетката. Задачата и функцията на гликолизата се състои в енергийния и материален метаболизъм на простата захарна D-глюкоза.

АТФ, който се получава като част от енергийния метаболизъм с добавянето на енергия и прехвърлянето на фосфатна група към нуклеотид на АДФ, служи като енергиен носител и доставчик на енергия. Маршрутът през ATP има предимството, че енергията се съхранява за кратко и не се губи чрез разсейване на топлината. В допълнение, ATP може да бъде пренесен до мястото, където е необходима енергия на къси разстояния.

Енергийно положителната гликолиза също осигурява на клетката пируват. Той може или да бъде въведен в цикъла на лимонената киселина и последващата дихателна верига, като „консумира“ кислород при оксидни условия в митохондриите на клетките за по-нататъшно генериране на енергия, или може да се използва като изходен материал за синтеза на необходимите вещества.

Основните продукти на разпадане в цикъла на лимонената киселина са CO2 (въглероден диоксид) и H2O (вода). Енергията, отделена по време на процеса на окисляване, се използва в дихателната верига за фосфорилиране на АТФ до АТФ и следователно се съхранява за кратко време.

Пълното разграждане на глюкозата до вода и въглероден диоксид с добавяне на кислород е енергийно по-продуктивно, но има недостатъка, че може да се осъществи само при оксидни условия, т.е. при условия, при които молекулен кислород е наличен в достатъчни количества. Когато се изисква висока производителност на скелетните мускули, доставянето на кислород в мускулните клетки е твърде бавно, така че те трябва да черпят необходимата енергия от гликолизата.

Друго предимство на гликолизата е високата скорост на процеса, която е многократна скорост на конверсия в рамките на цикъла на лимонената киселина.

Болести и неразположения

Гликолизата олицетворява един от най-старите и стабилни метаболитни процеси на живи организми в еволюционно отношение. Гликолизата вероятно се е образувала като един от основните метаболитни процеси преди 3,5 милиарда години, много преди развитието на многоклетъчните организми, защото всички организми са способни на гликолиза и я използват за генериране на енергия.

Известни са само няколко разстройства или заболявания, които са изрично свързани с нарушение на гликолизата. Нарушенията в процеса на гликолиза водят предимно до сериозни ефекти върху червените кръвни клетки (еритроцитите).

Тъй като не съдържат митохондрии, те разчитат на доставката на енергия чрез гликолиза. Ако енергийното снабдяване е нарушено, настъпва хемолиза, т.е. мембраните на еритроцитите се разтварят и хемоглобинът преминава директно в серума. Обикновено има дефицит в ензима пируват киназа, така че процесът на гликолиза да бъде прекъснат.

Друга причина, която води до подобни симптоми, може да се намери в самите еритроцити, ако те нямат необходимия ензим KKR (изоензим на пируваткиназа).

Болестта на Таруи (болест на Таруи) е едно от малкото заболявания, които директно нарушават процеса на гликолиза. Това е заболяване за съхранение на гликоген. Излишната глюкоза в кръвния серум временно се превръща от организма в полимерна захар (гликоген), която по-късно се превръща обратно в глюкоза, за да може да се метаболизира чрез гликолиза.

В случай на болест на Tarui, наследствен генетичен дефект води до дефицит на фосфофруктокиназа - ензим, който причинява фосфорилиране и превръщане на глюкозата във фруктоза-1,6-бифосфат (3-та степен в гликолизата). Ензимният дефицит причинява прекъсването на гликолизата, така че скелетните мускули да не се снабдяват правилно с енергия.Развиват се болезнени мускулни спазми и хемолитична анемия, разграждането на мембраната на червените кръвни клетки.