Skip to main content
Global

7.2: Glycolysis

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    175724

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

    Ujuzi wa Kuendeleza

    • Eleza matokeo ya jumla kwa suala la molekuli zinazozalishwa katika kuvunjika kwa glucose na glycolysis.
    • Linganisha pato la glycolysis kwa suala la molekuli za ATP na molekuli za NADH zinazozalishwa

    Umesoma kwamba karibu wote wa nishati zinazotumiwa na seli hai huja kwao katika vifungo vya sukari, glucose. Glycolysis ni hatua ya kwanza katika kuvunjika kwa glucose ili kuondoa nishati kwa kimetaboliki ya seli. Karibu viumbe hai vyote hufanya glycolysis kama sehemu ya kimetaboliki yao. Mchakato hautumii oksijeni na kwa hiyo anaerobic. Glycolysis hufanyika katika cytoplasm ya seli zote za prokaryotic na eukaryotic. Glucose huingia seli za heterotrophic kwa njia mbili. Njia moja ni kupitia usafiri wa sekondari wa kazi ambayo usafiri unafanyika dhidi ya gradient ya ukolezi wa glucose. Utaratibu mwingine unatumia kundi la protini muhimu zinazoitwa protini za GLUT, pia hujulikana kama protini za transporter za glucose. Wafanyabiashara hawa husaidia katika kuenea kwa glucose.

    Glycolysis huanza na muundo sita wa pete ya kaboni ya molekuli moja ya glucose na kuishia na molekuli mbili za sukari tatu-kaboni iitwayo piruvati. Glycolysis ina awamu mbili tofauti. Sehemu ya kwanza ya njia ya glycolysis mitego ya molekuli ya glucose katika seli na hutumia nishati kurekebisha ili molekuli ya sukari ya kaboni sita inaweza kugawanywa sawasawa katika molekuli mbili tatu za kaboni. Sehemu ya pili ya glycolysis inachukua nishati kutoka kwa molekuli na kuihifadhi kwa njia ya ATP na NADH, fomu iliyopunguzwa ya NAD.

    Nusu ya kwanza ya Glycolysis (Hatua zinazohitaji Nishati)

    Hatua ya 1. Hatua ya kwanza katika glycolysis (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)) ni kichocheo na hexokinase, enzyme yenye upeo mpana ambayo huchochea fosforylation ya sukari sita kaboni. Hexokinase phosphorylates glucose kutumia ATP kama chanzo cha phosphate, kuzalisha glucose-6-phosphate, aina ya tendaji zaidi ya glucose. Mmenyuko huu huzuia molekuli ya glucose ya fosforasi kuendelea kuingiliana na protini za GLUT, na haiwezi tena kuondoka kiini kwa sababu phosphate iliyosababishwa vibaya haitaruhusu kuvuka mambo ya ndani ya hydrophobic ya membrane ya plasma.

    Hatua ya 2. Katika hatua ya pili ya glycolysis, isomerase inabadilisha glucose-6-phosphate katika moja ya isomers yake, fructose-6-phosphate. Isomeresi ni enzyme inayochochea uongofu wa molekuli kuwa moja ya isoma zake. (Mabadiliko haya kutoka phosphoglucose hadi phosphofructose inaruhusu mgawanyiko wa sukari katika molekuli mbili za kaboni tatu.).

    Hatua ya 3. Hatua ya tatu ni phosphorylation ya fructose-6-phosphate, iliyosababishwa na phosphofructokinase ya enzyme. pili ATP molekuli donates high-nishati phosphate kwa fructose-6-phosphate, kuzalisha fructose-1,6- bi phosphate. Kwa njia hii, phosphofructokinase ni enzyme ya kiwango cha kiwango. Inafanya kazi wakati mkusanyiko wa ADP ni wa juu; ni chini ya kazi wakati viwango vya ADP ni vya chini na ukolezi wa ATP ni wa juu. Hivyo, ikiwa kuna ATP “ya kutosha” katika mfumo, njia hupungua. Hii ni aina ya kuzuia bidhaa za mwisho, kwani ATP ni bidhaa ya mwisho ya catabolism ya glucose.

    Hatua ya 4. Phosphates mpya ya nishati ya juu huongeza zaidi fructose-1,6-bisphosphate. Hatua ya nne katika glycolysis inaajiri enzyme, aldolase, kushikamana 1,6-bisphosphate katika mbili isoma tatu-kaboni: dihydroxyacetone-phosphate na glyceraldehyde-3-phosphate.

    Hatua ya 5. Katika hatua ya tano, isomerase inabadilisha dihydroxyacetone-phosphate katika isoma yake, glyceraldehyde-3-phosphate. Hivyo, njia itaendelea na molekuli mbili za isoma moja. Katika hatua hii katika njia, kuna uwekezaji wavu wa nishati kutoka kwa molekuli mbili za ATP katika kuvunjika kwa molekuli moja ya glucose.

    Mfano huu unaonyesha hatua katika nusu ya kwanza ya glycolysis. Katika hatua ya kwanza, hexokinase ya enzyme hutumia molekuli moja ya ATP katika phosphorylation ya glucose. Katika hatua mbili, glucose-6-phosphate inarekebishwa ili kuunda fructose-6-phosphate na isomerase ya phosphoglucose. Katika hatua ya tatu, phosphofructokinase hutumia molekuli ya pili ya ATP katika fosforylation ya substrate, na kutengeneza fructose-1,6-bisphosphate. Enzyme fructose bisphosphate aldose hugawanya substrate katika mbili, kutengeneza glyceraldeyde-3-phosphate na dihydroxyacetone-phosphate Katika hatua ya 4, triose phosphate isomerase waongofu dihydroxyacetone-phosphate katika glyceraldehyde-3-
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Nusu ya kwanza ya glycolysis hutumia molekuli mbili za ATP katika phosphorylation ya glucose, ambayo hugawanywa katika molekuli mbili za kaboni tatu.

    Nusu ya pili ya Glycolysis (Hatua za Kutoa Nishati)

    Hadi sasa, glycolysis imegharimu kiini molekuli mbili za ATP na kuzalisha molekuli mbili ndogo, tatu za kaboni za sukari. Wote wa molekuli hizi itaendelea kwa njia ya nusu ya pili ya njia, na nishati ya kutosha itatolewa kulipa molekuli mbili ATP kutumika kama uwekezaji wa awali na kuzalisha faida kwa seli ya molekuli mbili za ziada ATP na mbili hata juu ya nishati NADH molekuli.

    Hatua ya 6. Hatua ya sita katika glycolysis (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)) oxidizes sukari (glyceraldehyde-3-phosphate), kuchimba high-nishati elektroni, ambayo ni ilichukua elektroni carrier NAD +, kuzalisha NADH. Sukari ni kisha phosphorylated na kuongeza ya kundi la pili phosphate, kuzalisha 1,3-bisphosphoglycerate. Kumbuka kuwa kundi la pili la phosphate hauhitaji molekuli nyingine ya ATP.

    Mfano huu unaonyesha hatua katika nusu ya pili ya glycolysis. Katika hatua ya sita, enzyme glyceraldehydes-3-phosphate dehydrogenase inazalisha moja NADH molekuli na aina 1,3-bisphosphoglycerate. Katika hatua ya saba, enzyme phosphoglycerate kinase huondoa kikundi cha phosphate kutoka kwenye substrate, na kutengeneza molekuli moja ya ATP na 3-phosphoglycerate. Katika hatua ya nane, enzyme phosphoglycerate mutase rearranges substrate kuunda 2-phosphoglycerate. Katika hatua ya tisa, enolase ya enzyme inarudia upya substrate ili kuunda phosphoenolpyruvate. Katika hatua ya kumi, kikundi cha phosphate kinaondolewa kwenye substrate, na kutengeneza molekuli moja ya ATP na piruvati.
    Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Nusu ya pili ya glycolysis inahusisha phosphorylation bila uwekezaji wa ATP (hatua ya 6) na hutoa molekuli mbili za NADH na nne za ATP kwa glucose.

    Hapa tena ni uwezo kikwazo sababu kwa njia hii. Kuendelea kwa mmenyuko inategemea upatikanaji wa fomu iliyooksidishwa ya carrier wa elektroni, NAD +. Hivyo, NADH lazima kuendelea iliyooksidishwa nyuma katika NAD + ili kuweka hatua hii kwenda. Ikiwa NAD + haipatikani, nusu ya pili ya glycolysis inapungua au inacha. Kama oksijeni inapatikana katika mfumo, NADH itakuwa oxidized kwa urahisi, ingawa moja kwa moja, na high-nishati elektroni kutoka hidrojeni iliyotolewa katika mchakato huu zitatumika kuzalisha ATP. Katika mazingira bila oksijeni, njia mbadala (fermentation) inaweza kutoa oxidation ya NADH hadi NAD +.

    Hatua ya 7. Katika hatua ya saba, kichocheo na phosphoglycerate kinase (enzyme aitwaye kwa mmenyuko wa reverse), 1,3-bisphosphoglycerate hutoa phosphate ya juu ya nishati kwa ADP, na kutengeneza molekuli moja ya ATP. (Hii ni mfano wa phosphorylation ya ngazi ya substrate.) Kundi la carbonyl kwenye 1,3-bisphosphoglycerate linaoksidishwa kwa kundi la carboxyl, na 3-phosphoglycerate huundwa.

    Hatua ya 8. Katika hatua ya nane, iliyobaki phosphate kundi katika 3-phosphoglycerate hatua kutoka kaboni tatu kwa kaboni pili, kuzalisha 2-phosphoglycerate (3-phosphoglycerate isoma). Enzyme kuchochea hatua hii ni mutase (isomerase).

    Hatua ya 9. Enolase huchochea hatua ya tisa. Enzyme hii husababisha 2-phosphoglycerate kupoteza maji kutoka kwa muundo wake; hii ni mmenyuko wa maji mwilini, na kusababisha malezi ya dhamana mara mbili ambayo huongeza nishati ya uwezo katika dhamana iliyobaki ya phosphate na hutoa phosphoenolpiruvati (PEP).

    Hatua ya 10. Hatua ya mwisho katika glycolysis ni kichocheo na enzyme piruvati kinase (enzyme katika kesi hii ni jina la reverse mmenyuko wa piruvati katika PEP) na matokeo katika uzalishaji wa pili ATP molekuli na substrate ngazi phosphorylation na kiwanja asidi piruvati (au fomu yake ya chumvi, piruvati). Enzymes wengi katika njia enzymatic ni jina kwa ajili ya athari reverse, kama enzyme inaweza kuchochea wote mbele na reverse athari (hizi zinaweza kuwa ilivyoelezwa awali na majibu reverse ambayo hufanyika katika vitro, chini ya hali zisizo za kisaikolojia).

    Unganisha na Kujifunza

    Pata ufahamu bora wa kuvunjika kwa glucose na glycolysis kwa kutembelea tovuti hii ili kuona mchakato unaendelea.

    Matokeo ya Glycolysis

    Glycolysis huanza na glucose na kuishia na molekuli mbili za piruvati, jumla ya molekuli nne za ATP na molekuli mbili za NADH. Molekuli mbili za ATP zilitumika katika nusu ya kwanza ya njia ya kuandaa pete ya kaboni sita kwa ajili ya mpasuko, hivyo kiini kina faida halisi ya molekuli mbili za ATP na molekuli 2 za NADH kwa matumizi yake. Kama kiini haiwezi catabolize molekuli piruvati zaidi, itakuwa mavuno tu mbili ATP molekuli kutoka molekuli moja ya glucose. Seli nyekundu za damu za mamalia zilizokomaa hazina uwezo wa kupumua aerobic -mchakato ambao viumbe hubadilisha nishati mbele ya oksijeni-na glycolysis ni chanzo chao pekee cha ATP. Ikiwa glycolysis inaingiliwa, seli hizi hupoteza uwezo wao wa kudumisha pampu zao za sodiamu-potasiamu, na hatimaye, hufa.

    Hatua ya mwisho katika glycolysis haitatokea ikiwa piruvati kinase, enzyme inayochochea malezi ya piruvati, haipatikani kwa kiasi cha kutosha. Katika hali hii, njia nzima ya glycolysis itaendelea, lakini molekuli mbili tu za ATP zitafanywa katika nusu ya pili. Hivyo, kinase ya piruvati ni enzyme ya kiwango cha kupungua kwa glycolysis.

    Muhtasari

    Glycolysis ni njia ya kwanza inayotumiwa katika kuvunjika kwa glucose ili kuondoa nishati. Pengine ilikuwa mojawapo ya njia za kimetaboliki za mwanzo za kufuka na hutumiwa na karibu viumbe vyote duniani. Glycolysis ina sehemu mbili: Sehemu ya kwanza huandaa pete sita ya kaboni ya glucose kwa cleavage katika sukari mbili tatu-kaboni. ATP imewekeza katika mchakato wakati wa nusu hii ili kuimarisha kujitenga. Nusu ya pili ya miche ya glycolysis ATP na elektroni za juu-nishati kutoka atomi za hidrojeni na huwaunganisha NAD +. Molekuli mbili za ATP zimewekeza katika nusu ya kwanza na molekuli nne za ATP zinaundwa na fosforylation ya substrate wakati wa nusu ya pili. Hii inazalisha faida halisi ya ATP mbili na molekuli mbili za NADH kwa seli.

    faharasa

    kupumua kwa aerobic
    mchakato ambao viumbe kubadilisha nishati mbele ya oksijeni
    anaerobic
    mchakato ambao hautumii oksijeni
    glycolysis
    mchakato wa kuvunja glucose katika molekuli mbili tatu-kaboni na uzalishaji wa ATP na NADH
    isomerase
    enzyme kwamba waongofu molekuli katika isoma yake
    piruvati
    sukari tatu-kaboni ambayo inaweza kuwa decarboxylated na oxidized kufanya acetyl CoA, ambayo inaingia mzunguko wa asidi citric chini ya hali ya aerobic; bidhaa ya mwisho ya glycolysis