V tomto článku sa bližšie pozrieme na aeróbnu glykolýzu, jej procesy a analyzujeme jednotlivé fázy a kroky. Poďme sa zoznámiť s anaeróbnou oxidáciou glukózy, dozvedieť sa o evolučných modifikáciách tohto procesu a určiť jeho biologický význam.
Čo je glykolýza
Glykolýza je jednou z troch foriem oxidácie glukózy, pri ktorej je samotný proces oxidácie sprevádzaný uvoľňovaním energie, ktorá sa ukladá v NADH a ATP. V procese glykolýzy sa z molekuly glukózy získavajú dve molekuly kyseliny pyrohroznovej.
Glykolýza je proces, ktorý prebieha pod vplyvom rôznych biologických katalyzátorov – enzýmov. Hlavným oxidačným činidlom je kyslík - O2, avšak procesy glykolýzy môžu prebiehať aj v jeho neprítomnosti. Tento typ glykolýzy sa nazýva anaeróbna glykolýza.
Proces glykolýzy v neprítomnosti kyslíka
Anaeróbna glykolýza je postupný proces oxidácie glukózy, pri ktorom glukóza nie je úplne oxidovaná. Vznikne jedna molekula kyseliny pyrohroznovej. A s energiouz hľadiska je glykolýza bez účasti kyslíka (anaeróbna) menej prospešná. Keď však kyslík vstúpi do bunky, proces anaeróbnej oxidácie sa môže zmeniť na aeróbny a pokračovať v plnej forme.
Mechanizmy glykolýzy
Proces glykolýzy je rozklad šesťuhlíkovej glukózy na trojuhlíkový pyruvát vo forme dvoch molekúl. Samotný proces je rozdelený na 5 fáz prípravy a 5 fáz, v ktorých sa energia ukladá do ATP.
Proces glykolýzy v 2 krokoch a 10 krokoch je nasledovný:
- 1 fáza, fáza 1 - fosforylácia glukózy. Na šiestom uhlíku v glukóze sa samotný sacharid aktivuje fosforyláciou.
- Krok 2 – izomerizácia glukóza-6-fosfátu. V tomto štádiu fosfoglukoseimeráza katalyticky premieňa glukózu na fruktóza-6-fosfát.
- 3. fáza – Fruktóza-6-fosfát a jej fosforylácia. Tento krok spočíva vo vytvorení fruktóza-1,6-difosfátu (aldolázy) pôsobením fosfofruktokinázy-1, ktorá sprevádza fosforylovú skupinu z kyseliny adenozíntrifosforečnej na molekulu fruktózy.
- 4. krok je proces štiepenia aldolázy za vzniku dvoch molekúl triózofosfátu, konkrétne eldózy a ketózy.
- 5. etapa - triózofosfáty a ich izomerizácia. V tomto štádiu sa glyceraldehyd-3-fosfát posiela do nasledujúcich štádií rozkladu glukózy a dihydroxyacetónfosfát sa vplyvom enzýmu premení na formu glyceraldehyd-3-fosfátu.
- 2 stupeň, stupeň 6 (1) - Glyceraldehyd-3-fosfát a jeho oxidácia - stupeň, v ktorom sa táto molekula oxiduje a fosforyluje nadifosfoglycerát-1, 3.
- Štádium 7 (2) – zamerané na prenos fosfátovej skupiny na ADP z 1,3-difosfoglycerátu. Konečnými produktmi tohto kroku je tvorba 3-fosfoglycerátu a ATP.
- Krok 8 (3) - prechod z 3-fosfoglycerátu na 2-fosfoglycerát. K tomuto procesu dochádza pod vplyvom enzýmu fosfoglycerátmutázy. Predpokladom pre priebeh chemickej reakcie je prítomnosť horčíka (Mg).
- Krok 9 (4) – 2 dehydratované fosfoglycerty.
- 10. etapa (5) – fosforečnany získané v predchádzajúcich etapách sa prenesú do ADP a PEP. Energia z fosfoenulpyrátu sa prenáša na ADP. Reakcia vyžaduje prítomnosť iónov draslíka (K) a horčíka (Mg).
Upravené formy glykolýzy
Proces glykolýzy môže byť sprevádzaný ďalšou produkciou 1, 3 a 2, 3-bifosfoglycerátov. 2,3-fosfoglycerát sa vplyvom biologických katalyzátorov dokáže vrátiť do glykolýzy a prejsť do formy 3-fosfoglycerátu. Úloha týchto enzýmov je rôznorodá, napríklad 2,3-bifosfoglycerát, ktorý sa nachádza v hemoglobíne, spôsobuje, že kyslík prechádza do tkanív, podporuje disociáciu a znižuje afinitu O2 a erytrocytov.
Mnohé baktérie menia formy glykolýzy v rôznych štádiách, znižujú ich celkový počet alebo ich modifikujú pod vplyvom rôznych enzýmov. Malá časť anaeróbov má iné spôsoby rozkladu sacharidov. Mnoho termofilov má vôbec len 2 enzýmy glykolýzy, sú to enoláza a pyruvátkináza.
Glykogén a škrob, disacharidy ainé typy monosacharidov
Aeróbna glykolýza je proces vlastný iným typom uhľohydrátov, konkrétne je vlastný škrobu, glykogénu, väčšine disacharidov (manóza, galaktóza, fruktóza, sacharóza a iné). Funkcie všetkých typov uhľohydrátov sú vo všeobecnosti zamerané na získanie energie, ale môžu sa líšiť v špecifikách ich účelu, použitia atď. Napríklad glykogén sa hodí ku glykogenéze, čo je v skutočnosti fosfolytický mechanizmus zameraný na získavanie energie z rozkladu glykogénu. Samotný glykogén môže byť v tele uložený ako rezervný zdroj energie. Takže napríklad glukóza získaná počas jedla, ale neabsorbovaná mozgom, sa hromadí v pečeni a použije sa, keď je v tele nedostatok glukózy, aby sa ochránil jednotlivec pred vážnymi poruchami homeostázy.
Význam glykolýzy
Glykolýza je jedinečný, ale nie jediný typ oxidácie glukózy v tele, v bunke prokaryotov aj eukaryotov. Enzýmy glykolýzy sú rozpustné vo vode. Reakcia glykolýzy v niektorých tkanivách a bunkách môže prebiehať iba týmto spôsobom, napríklad v bunkách nefrónu mozgu a pečene. Iné spôsoby oxidácie glukózy v týchto orgánoch sa nepoužívajú. Funkcie glykolýzy však nie sú všade rovnaké. Napríklad tukové tkanivo a pečeň v procese trávenia extrahujú z glukózy potrebné substráty na syntézu tukov. Mnoho rastlín používa glykolýzu ako spôsob, ako extrahovať väčšinu svojej energie.
