Aeroba glykolysreaktioner och öde av glykolytiska mellanhänder



den aerob glykolys Det definieras som användningen av överskott av glukos som inte behandlas genom oxidativ fosforylering mot bildandet av "fermentativa" produkter, även vid tillstånd av höga koncentrationer av syre och trots minskningen av energieffektivitet.

Det finns vanligen i vävnader med höga proliferativa hastigheter, vars glukos och syreförbrukning är hög. Exempel på detta är cancer-tumörceller, några parasitiska celler i blodet hos däggdjur och till och med cellerna i vissa delar av hjärnan hos däggdjur.

Den energi som extraheras av glukoskatabolismen är konserverad i form av ATP och NADH, vilka används nedströms i olika metaboliska vägar.

Under aerob glykolys pyruvat är riktad mot Krebs cykel och elektrontransportkedjan, men också behandlas av fermentativa vägen för regenerering av NAD * utan extra ATP-produktion, som avslutas med bildningen av laktat.

Aerob eller anaerob glykolys förekommer huvudsakligen i cytosolen, med undantag för organismer såsom trypanosomatider, vilka har specialiserade glykolytiska organeller kända som glykosomer.

Glykolys är en av de mest kända metaboliska vägarna. Den formulerades helt under 1930-talet av Gustav Embden och Otto Meyerhof, som studerade vägen i skelettmuskler. Aerobisk glykolys är dock känd som Warburg-effekten sedan 1924.

index

  • 1 Reaktioner
    • 1.1 Energi investeringsfas
    • 1.2 Energiåtervinningsfas
  • 2 Destination av glykolytiska mellanhänder
  • 3 referenser

reaktioner

Den aeroba katabolismen av glukos förekommer i tio steg som katalyseras enzymatiskt. Många författare anser att dessa steg är uppdelade i en fas av energiinvesteringar, som syftar till att öka innehållet i fri energi i mellanhänder och en annan av ersättning och energiförbrukning i form av ATP.

Energi investeringsfas

1-fosforylering av glukos till glukos 6-fosfat katalyserad av hexokinas (HK). I denna reaktion inverteras en molekyl av ATP, som verkar som en fosfatgruppdonor, för varje glukosmolekyl. Det ger glukos 6-fosfat (G6P) och ADP, och reaktionen är irreversibel.

Enzymet kräver nödvändigtvis bildningen av en fullständig Mg-ATP2- för dess funktion, varför det förtjänar magnesiumjoner.

2-isomerisering av G6P till fruktos-6-fosfat (F6P). Det involverar inte energiutgifter och är en reversibel reaktion katalyserad av fosfoglukosisomeras (BGB).

3-fosforylering av F6P till fruktos-1,6-bisfosfat katalyserad av fosfofructokinas-1 (PFK-1). En ATP-molekyl används som en fosfatgruppdonor och reaktionsprodukterna är F1.6-BP och ADP. Tack vare sitt värde av ΔG är denna reaktion irreversibel (precis som reaktion 1).

4-katalytisk nedbrytning av F1.6-BP i dihydroxiacetonfosfat (DHAP), en ketos och glyceraldehyd-3-fosfat (GAP), en aldos. Enzym aldolasen är ansvarig för denna reversibla aldolkondensation.

5-triosfosfatisomeras (TIM) ansvarar för interkonversionen av triosfosfatet: DHAP och GAP, utan ytterligare energiinmatning.

Energiåtervinningsfas

1-GAP oxideras av glyceraldehyd 3-fosfatdehydrogenas (GAPDH), som katalyserar överföringen av en fosfatgrupp för att bilda 1,3-GAP bisfosfoglycerat. I denna reaktion reduceras två NAD + molekyler per glukosmolekyl, och två oorganiska fosfatmolekyler används.

Varje NADH som produceras passerar genom elektrontransportkedjan och 6 molekyler av ATP syntetiseras genom oxidativ fosforylering.

2-kinas (PGK) överföra en fosforylgrupp från 1,3 till ADP-bisfosfoglycerat, bildar två ATP-molekyler och två 3-fosfoglycerat (3PG). Denna process är känd som fosforylering vid substratnivå.

De två molekylerna av ATP som konsumeras i reaktionerna från HK och PFK ersätts av PGK i detta steg av vägen.

3-The 3PG omvandlas till 2PG av fosfoglyceratmutasen (PGM), vilken katalyserar förskjutningen av fosforylgruppen mellan kol 3 och 2 av glyceratet i två steg och reversibelt. Magnesiumjon krävs också av detta enzym.

4-A dehydratiseringsreaktion katalyseras av enolas 2PG omvandlar fosfoenolpyruvat (PEP) i en reaktion som inte kräver energiinmatning, men som genererar en förening med större energipotential för överföring av fosfatgruppen sedan.

5 - Slutligen katalyserar pyruvatkinas (PYK) överföringen av fosforylgruppen i PEP till en ADP-molekyl, med samtidig produktion av pyruvat. Två molekyler av ADP används per glukosmolekyl och 2 molekyler av ATP genereras. PYK använder kalium- och magnesiumjoner.

Således är det totala energiutbytet av glykolys 2 molekyler av ATP för varje glukosmolekyl som kommer in på vägen. Vid aeroba förhållanden innebär den fullständiga nedbrytningen av glukos att man erhåller mellan 30 och 32 molekyler av ATP.

Destinations för glykolytiska mellanhänder

Efter glykolys utsätts pyruvat för dekarboxylering och producerar CO2 och donerar acetylgruppen till acetylko-enzym A, vilket också oxideras till CO2 i Krebs-cykeln.

De elektroner som frigörs under denna oxidation transporteras till syre genom reaktionerna i mitokondriella respiratoriska kedjan, vilket slutligen driver syntesen av ATP i denna organella.

Under aerob glykolys, är överskott pyruvat produceras behandlas av laktatdehydrogenas enzym, som bildar del av laktat och NAD ^ regenerera konsumeras i glykolys stegen ovan, men utan bildning av nya molekyler ATP.

Dessutom kan pyruvat användas i anabola processer som leder till bildningen av aminosyraalaninet, till exempel, eller det kan också fungera som ett skelett för syntes av fettsyror.

Liksom pyruvat uppfyller slutprodukten av glykolys många av reaktionsmellanprodukterna andra funktioner i kataboliska eller anabola vägar som är viktiga för cellen.

Sådan är fallet med glukos 6-fosfat och pentosfosfatvägen, där mellanprodukter av ribosomer närvarande i nukleinsyror erhålles.

referenser

  1. Akram, M. (2013). Mini-recension på glykolys och cancer. J. Canc. Educ., 28, 454-457.
  2. Esen, E., & Long, F. (2014). Aerobglykolys i osteoblaster. Curr Osteoporos Rep, 12, 433-438.
  3. Haanstra, J.R., González-Marcano, E.B., Gualdrón-López, M., & Michels, P.M. (2016). Biogenes, underhåll och dynamik av glykosomer i trypanosomatidsparasiter. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Cell Research, 1863(5), 1038-1048.
  4. Jones, W., & Bianchi, K. (2015). Aerob glykolys: Utöver proliferation. Gränser i immunologi, 6, 1-5.
  5. Kawai, S., Mukai, T., Mori, S., Mikami, B., & Murata, K. (2005). Hypotes: strukturer, utveckling och förfader till glukokinaser i hexokinasfamiljen. Journal of Bioscience and Bioengineering, 99(4), 320-330.
  6. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger-principerna för biokemi. Omega-utgåvor (5: e upplagan).