glykolýza

glykolýza obsahuje u ľudí a takmer vo všetkých mnohobunkových organizmoch biokatalyticky kontrolované rozkladanie jednoduchých cukrov, ako je napríklad D-glukóza.

Proces degradácie a konverzie glukózy na pyruvát sa uskutočňuje v desiatich po sebe nasledujúcich krokoch a môže prebiehať rovnako za aeróbnych a anaeróbnych podmienok.

Glykolýza sa používa na výrobu energie a pyruvát poskytuje prvú predbežnú fázu pre biochemickú syntézu určitých látok. Rozklad kvalitných uhľohydrátov (viac cukrov) tiež prechádza glykolýzou po rozdelení na jednoduché cukry.

Čo je glykolýza?

Glykolýza je centrálny metabolický proces rozkladu jednoduchej D-glukózy cukru a prebieha v bunkách v cytosole, tekutej časti bunkovej plazmy. Degradačný proces prebieha v 10 po sebe idúcich enzymaticky kontrolovaných jednotlivých krokoch. Konečné produkty celkovej rovnováhy z glykolýzy na molekulu glukózy sú 2 pyruvátové molekuly, 2 ATP nukleotidy a 2 NADH nukleotidy.

Desať jednotlivých krokov je možné rozdeliť na dve fázy, prípravnú fázu od kroku 1 do kroku 5 a amortizačnú fázu od kroku 6 do 10. Prípravná fáza je energeticky negatívna pre metabolizmus, takže sa musí dodávať energia vo forme 2 ATP. Energeticky pozitívna je iba amortizačná fáza, takže na druhej strane je energetický zisk vo forme 2 ATP nukleotidov a 2 NADH nukleotidov.

V prvých dvoch stupňoch glykolýzy sa 2 fosfátové skupiny prevedú na glukózu, ktorá pochádza z 2 ATP nukleotidov (adenozín trifosfát), a ktoré sa takto premieňajú na ADP nukleotidy (adenozín difosfát).

Zatiaľ čo glykolýza až do vzniku pyruvátu je nezávislá od toho, či prevládajú oxické (aeróbne) alebo anoxické (anaeróbne) podmienky, ďalší metabolizmus pyruvátu závisí od toho, či je kyslík k dispozícii alebo nie. Presnejšie povedané, ďalšie procesy rozkladu a konverzie už nepatria do glykolýzy.

Funkcia a úloha

Glykolýza je jedným z najdôležitejších a najčastejších centrálnych metabolických procesov, ktoré prebiehajú v bunke. Úloha a funkcia glykolýzy spočíva v energetickom a materiálnom metabolizme jednoduchého D-glukózy cukru.

ATP, ktorý sa získava ako súčasť energetického metabolizmu s pridaním energie a prenosom fosfátovej skupiny na ADP nukleotid, slúži ako nosič energie a dodávateľ energie. Trasa cez ATP má výhodu v tom, že energia je krátko uložená a nestratená stratou tepla. Okrem toho možno ATP priviesť na miesto, kde je potrebná energia na krátke vzdialenosti.

Energeticky pozitívna glykolýza poskytuje bunke aj pyruvát. Môže byť zavedená do cyklu kyseliny citrónovej a nasledujúceho respiračného reťazca „spotrebovaním“ kyslíka za oxických podmienok v mitochondriách buniek na ďalšie generovanie energie, alebo môže byť použitá ako východiskový materiál pre syntézu požadovaných látok.

Hlavnými produktmi rozkladu v cykle kyseliny citrónovej sú CO2 (oxid uhličitý) a H2O (voda). Energia uvoľnená počas oxidačného procesu sa používa v dýchacom reťazci na fosforyláciu ADP na ATP, a preto sa uchováva na krátku dobu.

Úplné odbúravanie glukózy na vodu a oxid uhličitý s prídavkom kyslíka je energeticky produktívnejšie, má však tú nevýhodu, že sa môže uskutočňovať iba v oxických podmienkach, t. J. Ak je potrebný vysoký výkon kostrových svalov, prívod kyslíka do svalových buniek je príliš pomalý, takže musia z glykolýzy čerpať potrebnú energiu.

Ďalšou výhodou glykolýzy je jej vysoká rýchlosť spracovania, čo je mnohonásobok rýchlosti premeny v cykle kyseliny citrónovej.

Choroby a choroby

Glykolýza predstavuje evolučne jeden z najstarších a najstabilnejších metabolických procesov živých organizmov. Glykolýza sa pravdepodobne vytvorila ako jeden zo základných metabolických procesov pred 3,5 miliardami rokov, dávno pred rozvojom mnohobunkových organizmov, pretože všetky organizmy sú schopné glykolýzy a používajú ju na výrobu energie.

Je známych iba niekoľko porúch alebo chorôb, ktoré sú explicitne spojené s poruchou glykolýzy. Poruchy v procese glykolýzy vedú predovšetkým k vážnym účinkom na červené krvinky (erytrocyty).

Pretože neobsahujú mitochondrie, spoliehajú sa na dodávku energie prostredníctvom glykolýzy. Ak je dodávka energie narušená, dochádza k hemolýze, t.j. membrány erytrocytov sa rozpúšťajú a hemoglobín prechádza priamo do séra. Zvyčajne je nedostatok enzýmu pyruvátkinázy, takže proces glykolýzy je prerušený.

Ďalšiu príčinu, ktorá vedie k podobným symptómom, možno nájsť v samotných erytrocytoch, ak nemajú potrebný enzým KKR (izoenzým pyruvátkinázy).

Taruiho choroba (Taruiho choroba) je jednou z mála chorôb, ktoré priamo narušujú glykolýzu. Je to ochorenie pri ukladaní glykogénu. Prebytočná glukóza v krvnom sére sa v tele dočasne premieňa na polymérny cukor (glykogén), ktorý sa v prípade potreby premieňa späť na glukózu, aby sa metabolizoval glykolýzou.

V prípade Taruiho choroby vedie zdedená genetická porucha k deficiencii fosfofruktokinázy, enzýmu, ktorý spôsobuje fosforyláciu a konverziu glukózy na fruktózu-1,6-bifosfát (tretí krok v glykolýze). Nedostatok enzýmov spôsobuje prerušenie glykolýzy, takže kostrové svaly nie sú riadne zásobované energiou.Vyvíjajú sa bolestivé svalové kŕče a hemolytická anémia, ktorá sa rozpadá membrána červených krviniek.