Skip to main content
Global

4.2: גליקוליזה

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    209000

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    אפילו תגובות אקסרגוניות ומשחררות אנרגיה דורשות כמות קטנה של אנרגיית הפעלה כדי להמשיך. עם זאת, שקול תגובות אנדרגוניות, הדורשות הרבה יותר קלט אנרגיה מכיוון שלתוצרים שלהן יש יותר אנרגיה חופשית מאשר המגיבים שלהן. בתוך התא, מאיפה מגיעה אנרגיה להפעלת תגובות כאלה? התשובה טמונה במולקולה המספקת אנרגיה הנקראת אדנוסין טריפוספט, או ATP. ATP היא מולקולה קטנה ופשוטה יחסית, אך בתוך קשריה מכילה פוטנציאל להתפרצות מהירה של אנרגיה שניתן לרתום לביצוע עבודה סלולרית. ניתן לחשוב על מולקולה זו כמטבע האנרגיה העיקרי של תאים באותו אופן שבו כסף הוא המטבע שאנשים מחליפים לדברים שהם צריכים. ATP משמש להפעלת רוב התגובות התאיות הדורשות אנרגיה.

    ATP במערכות חיות

    תא חי אינו יכול לאגור כמויות משמעותיות של אנרגיה חופשית. עודף אנרגיה חופשית יביא לעלייה בחום בתא, מה שיפגע באנזימים וחלבונים אחרים, ובכך יהרוס את התא. במקום זאת, תא חייב להיות מסוגל לאגור אנרגיה בבטחה ולשחרר אותה לשימוש רק לפי הצורך. תאים חיים משיגים זאת באמצעות ATP, שניתן להשתמש בו כדי למלא כל צורך אנרגטי של התא. איך? הוא מתפקד כסוללה נטענת.

    כאשר ATP מתפרק, בדרך כלל על ידי הסרת קבוצת הפוספט הסופית שלו, משתחררת אנרגיה. אנרגיה זו משמשת לביצוע עבודות על ידי התא, בדרך כלל על ידי קשירת הפוספט המשוחרר למולקולה אחרת ובכך מפעילה אותו. לדוגמה, בעבודה המכנית של התכווצות שרירים, ATP מספק אנרגיה להנעת חלבוני השריר המתכווצים.

    מבנה ותפקוד ATP

    בלב ATP נמצאת מולקולה של אדנוסין מונופוספט (AMP), המורכבת ממולקולת אדנין המחוברת הן למולקולת ריבוז והן לקבוצת פוספט אחת (איור). \(\PageIndex{1}\) ריבוז הוא סוכר בעל חמישה פחמנים המצוי ב- RNA ו- AMP הוא אחד הנוקלאוטידים ב- RNA. הוספת קבוצת פוספט שנייה למולקולת ליבה זו מביאה לאדנוסין די פוספט (ADP); תוספת של קבוצת פוספט שלישית יוצרת אדנוסין טרי פוספט (ATP).

    איור זה מציג את המבנה המולקולרי של ATP. מולקולה זו היא נוקלאוטיד אדנין עם ריבוז ומחרוזת של שלוש קבוצות פוספט המחוברות אליו. קבוצות הפוספט נקראות אלפא, בטא וגמא על מנת להגדיל את המרחק מסוכר הריבוז שאליו הן מחוברות.
    איור\(\PageIndex{1}\): מבנה ה- ATP מציג את המרכיבים הבסיסיים של אדנין דו-טבעתי, ריבוז חמישה פחמנים ושלוש קבוצות פוספט.

    הוספת קבוצת פוספט למולקולה דורשת כמות גבוהה של אנרגיה ומביאה לקשר בעל אנרגיה גבוהה. קבוצות פוספט טעונות שלילי ובכך דוחות זו את זו כשהן מסודרות בסדרות, כפי שהן ב-ADP ו-ATP. דחייה זו הופכת את מולקולות ה- ADP וה- ATP לבלתי יציבות מטבען. שחרור קבוצת פוספט אחת או שתיים מ- ATP, תהליך הנקרא הידרוליזה, משחרר אנרגיה.

    גליקוליזה

    קראתם שכמעט כל האנרגיה המשמשת יצורים חיים מגיעה אליהם בקשרי הסוכר, הגלוקוז. גליקוליזה היא הצעד הראשון בפירוק הגלוקוז להפקת אנרגיה למטבוליזם התא. אורגניזמים חיים רבים מבצעים גליקוליזה כחלק מהמטבוליזם שלהם. הגליקוליזה מתרחשת בציטופלזמה של רוב התאים הפרוקריוטים וכל התאים האוקריוטיים.

    הגליקוליזה מתחילה במבנה בעל שישה פחמנים בצורת טבעת של מולקולת גלוקוז אחת ומסתיימת בשתי מולקולות של סוכר בעל שלושה פחמנים הנקרא פירובט. הגליקוליזה מורכבת משני שלבים נפרדים. בחלק הראשון של מסלול הגליקוליזה משתמשים באנרגיה לביצוע התאמות כך שניתן יהיה לפצל את מולקולת הסוכר בעלת שישה פחמנים באופן שווה לשתי מולקולות פירובט שלוש פחמן. בחלק השני של הגליקוליזה מיוצרים ATP וניקוטינאמיד-אדנין דינוקלאוטיד (NADH) (איור). \(\PageIndex{2}\)

    אם התא לא יכול לפרק את מולקולות הפירובט עוד יותר, הוא יקצור רק שתי מולקולות ATP ממולקולה אחת של גלוקוז. לדוגמה, תאי דם אדומים בוגרים של יונקים מסוגלים רק לגליקוליזה, שהיא המקור היחיד שלהם ל- ATP. אם הגליקוליזה נקטעת, תאים אלה ימותו בסופו של דבר.

    גרפיקה מציגה גלוקוז בחלק העליון עם חץ המצביע כלפי מטה אל פרוקטוז דיפוספט, אשר לאחר מכן מתפצל לשתי מולקולות גליצראלדהיד 3-פוספט. כל אחת מהן יוצרת NADH אחת ושתי מולקולות ATP בתהליך הפיכתה של כל אחת למולקולת פירובט.
    איור\(\PageIndex{2}\): בגליקוליזה, מולקולת גלוקוז מומרת לשתי מולקולות פירובט.

    סיכום

    ATP מתפקד כמטבע האנרגיה לתאים. הוא מאפשר לתאים לאגור אנרגיה לזמן קצר ולהעביר אותה בתוך עצמה כדי לתמוך בתגובות כימיות אנדרגוניות. המבנה של ATP הוא של נוקלאוטיד RNA עם שלוש קבוצות פוספט מחוברות. מכיוון ש- ATP משמש לאנרגיה, קבוצת פוספטים מנותקת, ו- ADP מיוצר. אנרגיה המופקת מקטבוליזם של גלוקוז משמשת להטענת ADP ל- ATP.

    גליקוליזה היא המסלול הראשון המשמש בפירוק הגלוקוז להפקת אנרגיה. מכיוון שהוא משמש כמעט את כל האורגניזמים על פני כדור הארץ, הוא בוודאי התפתח בתחילת ההיסטוריה של החיים. הגליקוליזה מורכבת משני חלקים: החלק הראשון מכין את טבעת הגלוקוז עם שישה פחמנים להפרדה לשני סוכרים עם שלושה פחמנים. אנרגיה מ-ATP מושקעת במולקולה במהלך שלב זה כדי להמריץ את ההפרדה. המחצית השנייה של הגליקוליזה מחלצת ATP ואלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה מאטומי מימן ומחברת אותם ל- NAD +. שתי מולקולות ATP מושקעות במחצית הראשונה וארבע מולקולות ATP נוצרות במהלך המחצית השנייה. זה מייצר רווח נקי של שתי מולקולות ATP לכל מולקולת גלוקוז עבור התא.

    רשימת מילים

    ATP
    (כמו כן, אדנוסין טריפוספט) מטבע האנרגיה של התא
    גליקוליזה
    תהליך פירוק הגלוקוז לשתי מולקולות שלוש פחמן עם ייצור ATP ו- NADH

    תורמים וייחוסים