Anaeroba glykolysreaktioner och fermentativa vägar



den anaerob glykolys eller anaerob är en katabolisk väg som används av många typer av celler för nedbrytning av glukos i frånvaro av syre. Det vill säga, glukos oxideras inte fullständigt till koldioxid och vatten, vilket är fallet med aerob glykolys, men fermentativa produkter genereras.

Det är känt som anaerob glykolys sker utan närvaro av syre, i andra fall fungerar som slutlig elektronacceptor i transportkedjan av mitokondrier, där stora mängder energi produceras genom bearbetning av glykolytiska produkter.

Beroende på kroppen, kommer ett tillstånd av anaerobios eller frånvaro av syre resultera i produktion av mjölksyra (muskelceller, till exempel) eller etanol (jäst) från pyruvat alstras av glukos katabolism.

Som ett resultat faller energieffektivitet drastiskt, eftersom endast två mol ATP produceras per mol glukos som behandlas, jämfört med 8 mol erhållas under aerob glykolys (glykolytiska fas endast).

Skillnaden i antalet molekyler av ATP handlar om NADH reoxidation, som inte genererar ytterligare ATP, i motsats till vad som händer i aerob glykolys, NADH att för varje tre ATP erhålls.

index

  • 1 Reaktioner
  • 2 Fermentativa vägar
    • 2.1 Produktion av mjölksyra
    • 2.2 Etanolproduktion
  • 3 Aerobic fermentation
  • 4 Glykolys och cancer
  • 5 referenser

reaktioner

Anaerob glykolys är nära alls aerob glykolys, eftersom begreppet "anaeroba" avser mer vad som händer efter den glykolytiska vägen, det vill säga destination av produkterna och reaktionsmellan.

Således deltar tio olika enzymer i reaktionerna av anaerob glykolys, nämligen:

1-hexokinas (HK): använder en molekyl av ATP för varje molekyl av glukos. Det producerar glukos 6-fosfat (G6P) och ADP. Reaktionen är irreversibel och garanterar magnesiumjoner.

 2-fosfoglukos-isomeras (BGB): isomeriserar G6P till fruktos 6-fosfat (F6P).

 3-fosfofruktokinas (PFK) fosforylerar F6P till fruktos 1,6-bisfosfat (F1.6-BP) med användning av en ATP-molekyl per F6P är denna reaktion också irreversibel.

 4-Aldolas: klyver molekylen av F1.6-BP och producerar glyceraldehyd-3-fosfat (GAP) och dihydroxiacetonfosfat (DHAP).

 5-triosfosfatisomeras (TIM): deltar i interkonversionen av DHAP och GAP.

 6-glyceraldehyd 3-fosfat dehydrogenas (GAPDH): använder två molekyler NAD+ och 2 molekyler oorganiskt fosfat (Pi) för att fosforylera GAP, ger 1,3-bifosfoglycerat (1,3-BPG) och 2 NADH.

 7-fosfoglyceratkinas (PGK): producerar två molekyler av ATP genom fosforylering vid substratnivån av två molekyler ADP. Det använder varje molekyl av 1,3-BPG som en fosfatgruppen donator. Producerar 2 molekyler 3-fosfoglycerat (3PG).

 8-fosfoglyceratmutas (PGM): 3PG omarrangerar molekylen för att orsaka en mellanhand mer energi, 2PG.

 9-Enolas: från 2PG producerar fosfoenolpyruvat (PEP) genom dehydrering av den första.

10-Pyruvat kinas (PYK): fosfoenolpyruvat är anställd av detta enzym för att bilda pyruvat. Reaktionen involverar överföringen av fosfatgruppen i fosforolpyruvatets 2-position till en ADP-molekyl. 2 pyruvater och 2 ATP produceras för varje glukos.

Fermentativa vägar

Fermentation är termen som används för att indikera att glukos eller andra näringsämnen försämras i frånvaro av syre för att erhålla energi.

I frånvaro av syre har elektrontransportkedjan ingen slutlig acceptor och därför uppträder inte oxidativ fosforylering som ger stora mängder energi i form av ATP. NADH reoxideras inte via mitokondriska vägen men genom alternativa vägar, som inte producerar ATP.

Utan nog NAD+ den glykolytiska vägen stannar, eftersom överföringen av fosfat till GAP kräver samtidig minskning av denna kofaktor.

Vissa celler har alternativa mekanismer för att övervinna anaerobiosisperioder, och i allmänhet innefattar dessa mekanismer en viss typ av jäsning. Andra celler, tvärtom, beror nästan uteslutande på fermentativa processer för deras livsuppehälle.

Produkterna från de fermentativa vägarna hos många organismer är ekonomiskt relevanta för människan; Exempel är produktionen av etanol av vissa jäst i anaerobios och bildandet av mjölksyra av laktobakterierna som används för framställning av yoghurt.

Produktion av mjölksyra

Många typer av celler i frånvaro av syre ger mjölksyra tack vare reaktionen katalyserad av laktatdehydrogenaskomplexet, som använder karbonerna av pyruvat och den NADH som produceras i GAPDH-reaktionen.

Etanolproduktion

Pyruvat omvandlas till acetaldehyd och CO2 med pyruvatdekarboxylas. Acetaldehyd används sedan av alkoholdehydrogenas, vilket reducerar det genom att producera etanol och regenerera en NAD-molekyl+ för varje pyruvatmolekyl som går in på detta sätt.

Aerob jäsning

Anaerob glykolys har som huvudkarakteristik det faktum att slutprodukterna inte motsvarar CO2 och vatten, som i fallet med aerob glykolys. Istället genereras typiska produkter av jäsningsreaktioner.

Vissa författare har beskrivit en process av "aerob fermentation" eller aerob glukos glykolys för vissa organismer, inklusive några parasiter av familjen Trypanosomatidae och många cancer tumörceller..

I dessa organismer har man visat att även i närvaro av syre, produkterna av den glykolytiska vägen för produkterna av fermentativa rutter så är det tänkt att en "partiell" glukos oxidation sker, eftersom all energi inte extraheras möjligt av dess kolatomer.

Även om "aerob jäsning" glukos innebär inte fullständig avsaknad av andningsaktivitet, eftersom det inte är en process av allt eller inget. Emellertid pekar litteraturen på utsöndring av produkter såsom pyruvat, laktat, succinat, malat och andra organiska syror.

Glykolys och cancer

Många cancerceller visar en ökning av glukosupptagning och glykolytiskt flöde.

Tumörer hos cancerpatienter växer snabbt, så blodkärlen är i hypoxi. Sålunda beror energitillskottet av dessa celler huvudsakligen på anaerob glykolys.

Detta fenomen är dock hjälpt av en hypoxi-inducerbar transkriptionsfaktor (HIF), vilket ökar uttrycket av glykolytiska enzymer och glukostransportörer i membranet genom komplexa mekanismer.

referenser

  1. Akram, M. (2013). Mini-recension på glykolys och cancer. J. Canc. Educ., 28, 454-457.
  2. Bustamante, E., & Pedersen, P. (1977). Hög aerob glykolys av rått-hepatomceller i odling: Mitokondriellhexokinas roll. Proc. Natl. Acad. sci., 74(9), 3735-3739.
  3. Cazzulo, J.J. (1992). Aerob gæring av glukos med trypanosomatider. FASEB Journal, 6, 3153-3161.
  4. Jones, W., & Bianchi, K. (2015). Aerob glykolys: Utöver proliferation. Gränser i immunologi, 6, 1-5.
  5. Li, X., Gu, J., & Zhou, Q. (2015). Granskning av aerob glykolys och dess viktigaste enzymer - nya mål för behandling av lungcancer. Thoracic Cancer, 6, 17-24.
  6. Maris, A.J.A. Van, Abbott, Æ. D. A., Bellissimi, Æ. E., Brink, J. Van Den, Kuyper, Æ. M., Luttik, Æ. M. A. H., Pronk, J. T. (2006). Alkoholhaltig jäsning av kolkällor i biomasshydrolysater av Saccharomyces cerevisiae: nuvarande status. Antonie van Leeuwenhoek, 90, 391-418.
  7. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger-principerna för biokemi. Omega-utgåvor (5: e upplagan).