Հիմնական նյութ
Կենսաբանություն
Գլիկոլիզ
Գլիկոլիզը գլյուկոզի ճեղքման առաջին փուլն է, որն ապահովում է նյութափոխանակության համար բջջին անհրաժեշտ էներգիան։ Գլիկոլիզն ընթանում է էներգիա պահանջող և դրան հաջորդող՝ էներգիա անջատող փուլերից։
Ներածություն
Ենթադրենք, քեզ և Lactobacillus acidophilus կաթը յոգուրտ դարձնող բակտերիային տվել ենք մեկական մոլեկուլ գլյուկոզ։ Ի՞նչ կանես դու, և ի՞նչ կանի բակտերիան տրված գլյուկոզի մոլեկուլի հետ։
Ընդհանուր առմամբ, քո բջիջներից մեկում գլյուկոզի նյութափոխանակությունը բավականին կտարբերվեր Lactobacillus բջջում տեղի ունեցող նյութափոխանակությունից (լրացուցիչ մանրամասների համար ուսումնասիրիր ֆերմենտացիայի մասին հոդվածը)։ Բայց և այնպես, երկու դեպքում էլ նյութափոխնակության առաջին քայլը նույնը կլինի․ և՛ դու, և՛ բակտերիան կարիք կունենաք գլյուկոզի մոլեկուլը գլիկոլիզի միջոցով երկու մասի բաժանելstart superscript, 1, end superscript։
Ինչ է գլիկոլիզը
Գլիկոլիզը ռեակցիաների շարք է, որոնք գլյուկոզից էներգիա են կորզում՝ այն 2 երեք ածխածին ունեցող պիրուվատ կոչվող մոլեկուլների տրոհելով։ Գլիկոլիզը նյութափոխանակային հին ուղի է, ինչը նշանակում է, որ այն զարգացել է շատ վաղուց և հայտնաբերված է ժամանակակից կենդանի օրգանիզմների մեծամասնության մոտstart superscript, 2, comma, 3, end superscript։
Բջջային շնչառություն իրականացնող օրգանիզմներում գլիկոլիզը գործընթացի առաջին փուլն է։ Սակայն գլիկոլիզը թթվածին չի պահանջում, և անաերոբ շատ օրգանիզմներ ևս (օրգանիզմներ, որոնք թթվածին չեն օգտագործում) ունեն նյութափոխանակային այս ուղին։
Գլիկոլիզի կարևորագույն փուլերը
Գլիկոլիզն ընթանում է տասը փուլով, և կախված քո հետաքրքրություններից ու դասընթացներից՝ գուցե ցանկանաս իմանալ դրանց բոլորի մանրամասները: Սակայն հնարավոր է, որ դու փնտրում ես գլիկոլիզի ամենահայտնի փուլերի տարբերակը, որը միայն բանալի քայլերն ու սկզբունքներն է ընդգծում՝ առանց յուրաքանչյուր ատոմի ճակատագրին հետևելու։ Սկսենք գլիկոլիզի պարզեցված այդ
տարբերակից։
Գլիկոլիզը տեղի է ունենում բջջի ցիտոզոլում, և այն կարելի է բաժանել երկու հիմնական փուլի՝ էներգիա պահանջող փուլ (ստորև բերված նկարում կետագծերից վերև) և էներգիա անջատող փուլ (կետագծերից ներքև)։
- Էներգիա պահանջող փուլ։ Այս փուլում գլյուկոզի սկզբնական մոլեկուլը վերափոխվում է, և դրան երկու ֆոսֆատային խումբ է միանում։ Ֆոսֆատային խմբերը փոփոխված շաքարը՝ ֆրուկտոզ-1,6-բիսֆոսֆատը, անկայուն են դարձնում, ինչը թույլ է տալիս դրան կիսվել և ձևավորել 2՝ երեք ածխածին ունեցող և ֆոսֆատ պարունակող շաքար: Քանի որ այս փուլերում օգտագործվող ֆոսֆատային խմբերը գալիս են start text, Ա, Ե, Ֆ, end text-ից, երկու մոլեկուլ start text, Ա, Ե, Ֆ, end text է ծախսվում։
Անկայուն շաքարի բաժանման արդյունքում առաջացած երեք ածխածնային շաքարները միմյանցից տարբեր են։ Դրանցից միայն մեկը՝ գլիցերալդեհիդ-3-ֆոսֆատը, կարող է մտնել հաջորդ փուլ։ Սակայն անբարենպաստ շաքարը՝ start text, Դ, Հ, Ա, Ֆ, end text-ը (դիհիդրօքսիացետոն ֆոսֆատ), կարող է հեշտությամբ վերածվել գլիցերալդեհիդ-3-ֆոսֆատի, հետևաբար երկու շաքարներն էլ գլիկոլիզի ուղին ավարտում են։
- Էներգիա անջատող փուլ։ Այս փուլում տեղի ունեցող ռեակցիաների արդյունքում երեք ածխածին ունեցող յուրաքանչյուր մոլեկուլ վերածվում է երեք ածխածնային այլ շաքարի՝ պիրուվատի։ Այս ռեակցիաներում երկու start text, Ա, Ե, Ֆ, end text և մեկ start text, Ն, Ա, Դ, H, end text մոլեկուլներ են առաջանում։ Քանի որ այս փուլը տեղի է ունենում երկու անգամ (երեք ածխածնային երկու շաքարներից յուրաքանչյուրի համար մեկ անգամ), ընդհանուր առմամբ չորս start text, Ա, Ե, Ֆ, end text և երկու start text, Ն, Ա, Դ, H, end text է առաջանում։
Գլիկոլիզի յուրաքանչյուր ռեակցիա կատալիզվում է իրեն հատուկ ֆերմենտով։ Գլիկոլիզի կարգավորման համար ամենակարևոր ֆերմենտը ֆոսֆոֆրուկտոկինազն է, որը կատալիզում է երկու ֆոսֆատային խումբ ունեցող ֆրուկտոզ-1,6-բիսֆոսֆատի անկայուն մոլեկուլի առաջացումը։ Ֆոսֆոֆրուկտոկինազը, բջջի կարիքներից կախված, արագացնում կամ դանդաղեցնում է գլիկոլիզի ընթացքը։
Ընհանուր առմամբ, գլիկոլիզը վեց ածխածնով մեկ մոլեկուլը վերածում է երեք ածխածին ունեցող պիրուվատի երկու մոլեկուլի։ Գործընթացի ընդհանուր վերջանյութերն են երկու մոլեկուլ start text, Ա, Ե, Ֆ, end text-ը (4 start text, Ա, Ե, Ֆ, end text՝ առաջացած, 2 start text, Ա, Ե, Ֆ, end text՝ ծախսված) և երկու մոլեկուլ start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ը։
Մանրամասն քայլեր։ Էներգիա պահանջող փուլ
Մենք արդեն տեսանք, թե ինչ է կատարվում գլիկոլիզի՝ էներգիա պահանջող փուլում։ Երկու ֆոսֆատային խումբ ունեցող անկայուն շաքար կազմելու համար երկու ԱԵՖ է ծախսվում։ Շաքարի մոլեկուլները հետո բաժանվում են իզոմերներ հանդիսիացող երեք ածխածնով երկու մոլեկուլների:
Հաջորդը, մենք ավելի մանրամասն կանդրադառնանք առանձին քայլերին: Յուրաքանչյուր քայլ կատալիզվում է իրեն հատուկ ֆերմենտով, որոնց անունները նշված են ստորև բերված տրամագրում՝ ռեակցիայի սլաքի տակ:
Քայլ 1. start text, Ա, Ե, Ֆ, end text-ից ֆոսֆատային խումբ է փոխանցվում գլյուկոզին, և ստացվում է գլյուկոզ-6-ֆոսֆատ։ Գլյուկոզ-6-ֆոսֆատն ավելի ակտիվ է, քան գլյուկոզը, և ֆոսֆատային խմբի ավելացումը նույնպես գլյուկոզին փակում է բջջի ներսում, քանի որ ֆոսֆատ ունեցող գլյուկոզը չի կարող հեշտությամբ հատել թաղանթը։
Քայլ 2. Գլյուկոզ-6-ֆոսֆատը վերածվում է իր իզոմերը հանդիսացող ֆրուկտոզ-6-ֆոսֆատի։
Քայլ 3. start text, Ա, Ե, Ֆ, end text-ից ֆոսֆատային խումբ է փոխանցվում ֆրուկտոզ-6-ֆոսֆատին, և առաջանում է ֆրուկտոզ-1,6-բիսֆոսֆատ։ Այս փուլը կատալիզվում է ֆոսֆոֆրուկտոկինազ ֆերմենտով, որը կարող է կարգավորվել այնպես, որ արագացնի կամ դանդաղեցնի գլիկոլիզի ուղին։
Քայլ 4. Ֆրուկտոզ-1,6-բիսֆոսֆատը բաժանվում է երեք ածխածնով երկու շաքարի՝ դիհիդրօքսիացետոն ֆոսֆատի (start text, Դ, Հ, Ա, Ֆ, end text) և գլիցերալդեհիդ-3-ֆոսֆատի։ Այս երկու մոլեկուլները իզոմերներ են, բայց դրանցից միայն գլիցերալդեհիդ-3-ֆոսֆատը կարող է ուղղակիորեն մասնակցել գլիկոլիզի մյուս փուլերին։
Քայլ 5. start text, Դ, Հ, Ա, Ֆ, end text-ը վերածվում է գլիցերալդեհիդ-3-ֆոսֆատի։ Երկու մոլեկուլները հավասարակշռության մեջ են, բայց երբ գլիցերալդեհիդ-3-ֆոսֆատը օգտագործվում է, հավասարակշռությունը վերը նշված տրամագրի մեջ ուժգին ներքև է «քաշվում»։ Այսպիսով՝ ամբողջ start text, Դ, Հ, Ա, Ֆ, end text-ը, ի վերջո վերածվում է գլիցերալդեհիդ-3-ֆոսֆատի։
Մանրամասն քայլեր։ Էներգիա անջատող փուլ
Գլիկոլիզի երկրորդ կեսին գործընթացի առաջին կեսում ձևավորված երեք ածխածնով շաքարները ենթարկվում են մի շարք լրացուցիչ վերափոխումների՝ ի վերջո վերածվելով պիրուվատի: Այս գործընթացի արդյունքում start text, Ա, Ե, Ֆ, end text-ի չորս և start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ի երկու մոլեկուլ է առաջանում։
Այստեղ մենք ավելի մանրամասն կանդրադառնանք այս վերջանյութերին հանգեցնող ռեակցիաներին։ Ստորև բերված ռեակցիաները յուրաքանչյուր գլյուկոզի մոլեկուլի համար տեղի են ունենում երկու անգամ, քանի որ գլյուկոզը տրոհվում է երեք ածխածնով երկու մոլեկուլի, որոնցից երկուսն էլ, ի վերջո, շարունակում են գլիկոլիզի ուղիով։
Քայլ 6. Երկու կիսառեակցիաներ տեղի են ունենում միաժամանակ.
1) Գլիցերալդեհիդ-3-ֆոսֆատը (նախնական փուլում առաջացած երեք ածխածնով մոլեկուլներից մեկը) օքսիդանում է, 2) start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript-ը վերականգնվում է start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ի և start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript-ի։ Ընդհանուր ռեակցիան էկզերգոնիկ է՝ անջատվում է էներգիա, որը հետագայում օգտագործվում է մոլեկուլի ֆոսֆորիլացման՝ առաջացնելով 1,3-բիֆոսֆոգլիցերատ։
Քայլ 7. 1,3-բիֆոսֆոգլիցերատը իր մեկ ֆոսֆատային խումբը տալիս է start text, Ա, Կ, Ֆ, end text-ին՝ այն դարձնելով start text, Ա, Ե, Ֆ, end text և արդյունքում վերածվելով 3-ֆոսֆոգլիցերատի։
Քայլ 8. 3-ֆոսֆոգլիցերատը վերածվում է իր իզոմերը հանդիսացող 2-ֆոսֆոգլիցերատի։
Քայլ 9. 2-ֆոսֆոգլիցերատը կորցնում է ջրի մեկ մոլեկուլ և դառնում է ֆոսֆոէնոլպիրուվատ (start text, Ֆ, Է, Պ, end text)։ start text, Ֆ, Է, Պ, end text-ը անկայուն մոլեկուլ է և պատրաստ է գլիկոլիզի վերջին փուլում կորցնել իր ֆոսֆատային խումբը։
Քայլ 10. start text, Ֆ, Է, Պ, end text-ը հեշտությամբ start text, Ա, Կ, Ֆ, end text-ին է տրամադրում իր ֆոսֆատային խումբը, որի արդյունքում առաջանում է start text, Ա, Ե, Ֆ, end text-ի երկրորդ մոլեկուլը։ Իր ֆոսֆատային խումբը կորցնելուց հետո start text, Ֆ, Է, Պ, end text-ը վերածվում է պիրուվատի, որը գլիկոլիզի վերջանյութն է։
Ինչ է տեղի ունենում պիրուվատի և start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ի հետ
Գլիկոլիզի վերջում մենք ունենք start text, Ա, Ե, Ֆ, end text-ի, start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ի և պիրուվատի երկուական մոլեկուլ։ Եթե թթվածին կա միջավայրում, պիրուվատը կարող է բջջային շնչառության ժամանակ ճեղքվել (օքսիդանալ) մինչև ածխաթթու գազի՝ առաջացնելով start text, Ա, Ե, Ֆ, end text-ի շատ մոլեկուլներ։ Հասկանալու համար, թե ինչպես է դա տեղի ունենում, կարող ես ծանոթանալ պիրուվատի օքսիդացման, կիտրոնաթթվային ցիկլի և օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման վերաբերյալ տեսանյութերին և հոդվածներին։
Ի՞նչ է տեղի ունենում start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ի հետ։ Այն չի կարող ուղղակի մնալ և կուտակվել բջջում։ Դրա պատճառն այն է, որ բջիջներն ունեն միայն որոշակի քանակով start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript, որոնք օքսիդացած (start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript)-ի և վերականգնված (start text, Ն, Ա, Դ, H, end text)-ի ձևով են՝
start text, start color #6495ed, N, A, D, end color #6495ed, end text, start superscript, plus, end superscript plus 2, start text, e, end text, start superscript, minus, end superscript plus 2, start text, start color #9d38bd, H, end color #9d38bd, end text, start superscript, plus, end superscript \rightleftharpoons start text, start color #6495ed, N, A, D, end color #6495ed, end textstart text, start color #9d38bd, H, end color #9d38bd, end text plus start text, space, start color #9d38bd, H, end color #9d38bd, end text, start superscript, plus, end superscript
Գլիկոլիզին start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript անհրաժեշտ է էլեկտրոններ ընդունելու համար՝ որպես հատուկ ռեակցիայի մաս։ Եթե միջավայրում չկա start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript (որովհետև բոլոր start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript-երը start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ի տեսքով են առկա), այս ռեակցիան չի կարող տեղի ունենալ, և գլիկոլիզը կդադարի։ Այսպիսով՝ բոլոր բջիջներին անհրաժեշտ է որևէ ձևով start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ը վերածել start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript-ի, և գլիկոլիզը կկարողանա շարունակվել։
Դրա իրականացման երկու հիմնական եղանակ կա։ Երբ առկա է թթվածին, start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ը կարող է իր էլեկտրոնները փոխանցել էլեկտրոնափոխադրիչ շղթային՝ վերադառնալով start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript տեսքի՝ գլիկոլիզում օգտագործման համար։ (Որպես բոնուս՝ start text, Ա, Ե, Ֆ, end text է առաջանում։)
Երբ թթվածինը բացակայում է, բջիջները կարող են օգտագործել start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript-ի վերստեղծման ավելի պարզ ուղիներ։ Այս ուղիներում start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ը իր էլեկտրոնները տրամադրում է ընդունող մոլեկուլի մի այնպիսի ռեակցիայի ընթացքում, որը start text, Ա, Ե, Ֆ, end text չի արտադրում, բայց վերստեղծում է start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript, որի շնորհիվ գլիկոլիզը կարող է շարունակվել։ Այս գործընթացը կոչվում է խմորում, որի մասին կարող ես ավելին իմանալ խմորման մասին տեսանյութերում։
Խմորումը նյութափոխանակային առաջնային ռազմավարություն է շատ բակտերիաների, այդ թվում՝ ներածության մեջ նշվող Lactobacillus acidophilusstart superscript, 1, end superscript-ի համար։ Նույնիսկ մեր մարմնի շատ բջիջներ, ինչպիսիք են արյան կարմիր բջիջները, իրենց start text, Ա, Ե, Ֆ, end text-ի ստեղծման ժամանակ ապավինում են խմորմանը։
Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։
Առայժմ հրապարակումներ չկան։