V tomto článku se blíže podíváme na aerobní glykolýzu, její procesy a analyzujeme fáze a kroky. Pojďme se seznámit s anaerobní oxidací glukózy, seznámit se s evolučními modifikacemi tohoto procesu a určit jeho biologický význam.
Co je glykolýza
Glykolýza je jednou ze tří forem oxidace glukózy, při které je samotný proces oxidace doprovázen uvolňováním energie, která se ukládá v NADH a ATP. V procesu glykolýzy se z molekuly glukózy získávají dvě molekuly kyseliny pyrohroznové.
Glykolýza je proces, ke kterému dochází pod vlivem různých biologických katalyzátorů – enzymů. Hlavním oxidačním činidlem je kyslík - O2, avšak procesy glykolýzy mohou probíhat i v jeho nepřítomnosti. Tento typ glykolýzy se nazývá anaerobní glykolýza.
Proces glykolýzy za nepřítomnosti kyslíku
Anaerobní glykolýza je postupný proces oxidace glukózy, při kterém není glukóza zcela oxidována. Vznikne jedna molekula kyseliny pyrohroznové. A s energiíz hlediska je glykolýza bez účasti kyslíku (anaerobní) méně přínosná. Když však do buňky vstoupí kyslík, proces anaerobní oxidace se může změnit na aerobní a pokračovat v plné formě.
Mechanismy glykolýzy
Proces glykolýzy je rozklad šestiuhlíkové glukózy na tříuhlíkový pyruvát ve formě dvou molekul. Samotný proces je rozdělen do 5 fází přípravy a 5 fází, ve kterých se energie ukládá do ATP.
Proces glykolýzy o 2 krocích a 10 krocích je následující:
- 1 fáze, fáze 1 - fosforylace glukózy. Na šestém uhlíku v glukóze je samotný sacharid aktivován fosforylací.
- Krok 2 – izomerizace glukóza-6-fosfátu. V této fázi fosfoglukoseimeráza katalyticky přeměňuje glukózu na fruktóza-6-fosfát.
- 3. fáze – Fruktóza-6-fosfát a její fosforylace. Tento krok spočívá ve vytvoření fruktóza-1,6-difosfátu (aldolázy) působením fosfofruktokinázy-1, která doprovází fosforylovou skupinu z kyseliny adenosintrifosforečné na molekulu fruktózy.
- Krok 4 je proces štěpení aldolázy za vzniku dvou molekul triosafosfátu, jmenovitě eldózy a ketózy.
- Fáze 5 - triosafosfáty a jejich izomerace. V této fázi je glyceraldehyd-3-fosfát odeslán do následujících fází rozkladu glukózy a dihydroxyacetonfosfát je pod vlivem enzymu přeměněn na formu glyceraldehyd-3-fosfátu.
- 2 stupeň, stupeň 6 (1) - Glyceraldehyd-3-fosfát a jeho oxidace - stupeň, ve kterém je tato molekula oxidována a fosforylována nadifosfoglycerát-1, 3.
- Fáze 7 (2) – zaměřená na přenos fosfátové skupiny na ADP z 1,3-difosfoglycerátu. Konečnými produkty tohoto kroku jsou tvorba 3-fosfoglycerátu a ATP.
- Krok 8 (3) - přechod z 3-fosfoglycerátu na 2-fosfoglycerát. K tomuto procesu dochází pod vlivem enzymu fosfoglycerátmutázy. Předpokladem pro průběh chemické reakce je přítomnost hořčíku (Mg).
- Krok 9 (4) – 2 dehydratované fosfoglycerty.
- Fáze 10 (5) – fosforečnany získané jako výsledek předchozích fází jsou převedeny do ADP a PEP. Energie z fosfoenulpyrovátu se přenáší do ADP. Reakce vyžaduje přítomnost iontů draslíku (K) a hořčíku (Mg).
Upravené formy glykolýzy
Proces glykolýzy může být doprovázen další produkcí 1, 3 a 2, 3-bifosfoglycerátů. 2,3-fosfoglycerát se vlivem biologických katalyzátorů dokáže vrátit do glykolýzy a přecházet do formy 3-fosfoglycerátu. Úloha těchto enzymů je různorodá, například 2,3-bifosfoglycerát, který je v hemoglobinu, způsobuje průchod kyslíku do tkání, podporuje disociaci a snižuje afinitu O2 a erytrocytů.
Mnoho bakterií mění formy glykolýzy v různých fázích, snižuje jejich celkový počet nebo je modifikuje pod vlivem různých enzymů. Malá část anaerobů má jiné způsoby rozkladu sacharidů. Mnoho termofilů má vůbec pouze 2 glykolýzové enzymy, jsou to enoláza a pyruvátkináza.
Glykogen a škrob, disacharidy ajiné typy monosacharidů
Aerobní glykolýza je proces vlastní jiným typům sacharidů, konkrétně je vlastní škrobu, glykogenu, většině disacharidů (manóza, galaktóza, fruktóza, sacharóza a další). Funkce všech typů sacharidů jsou obecně zaměřeny na získávání energie, ale mohou se lišit ve specifikách jejich účelu, použití atd. Například glykogen se hodí ke glykogenezi, což je ve skutečnosti fosfolytický mechanismus zaměřený na získávání energie z rozkladu glykogenu. Samotný glykogen může být v těle uložen jako rezervní zdroj energie. Takže například glukóza získaná během jídla, ale neabsorbovaná mozkem, se hromadí v játrech a bude použita, když je v těle nedostatek glukózy, aby se ochránil jednotlivec před vážnými poruchami homeostázy.
Význam glykolýzy
Glykolýza je jedinečný, ale ne jediný typ oxidace glukózy v těle, buňce prokaryot i eukaryot. Enzymy glykolýzy jsou rozpustné ve vodě. Reakce glykolýzy v některých tkáních a buňkách může probíhat pouze tímto způsobem, například v mozkových a jaterních nefronových buňkách. Jiné způsoby oxidace glukózy v těchto orgánech se nepoužívají. Funkce glykolýzy však nejsou všude stejné. Například tuková tkáň a játra v procesu trávení extrahují z glukózy potřebné substráty pro syntézu tuků. Mnoho rostlin používá glykolýzu jako způsob, jak extrahovat většinu své energie.
