glicoliză conține la om și în aproape toate organismele multicelulare o descompunere controlată biocatalitic a zaharurilor simple precum D-glucoza.
Procesul de degradare și transformare a glucozei în piruvat are loc în zece etape succesive și poate avea loc în egală măsură în condiții aerobe și anaerobe.
Glicoliza este utilizată pentru a genera energie, iar piruvatul oferă o primă etapă preliminară pentru sinteza biochimică a anumitor substanțe. Defalcarea carbohidraților de calitate superioară (zaharuri multiple) trece, de asemenea, prin glicoliză după ce a fost defalcat în zaharuri simple.
Ce este glicoliza?
Glicoliza este un proces metabolic central pentru descompunerea glucozei simple D-glucoză și are loc în celule în citosol, partea lichidă a plasmei celulare. Procesul de degradare are loc în 10 etape individuale controlate enzimatic succesiv. Produsele finale ale echilibrului total din glicoliză per moleculă de glucoză sunt 2 molecule piruvat, 2 nucleotide ATP și 2 nucleotide NADH.
Cele 10 etape individuale pot fi împărțite în două faze, faza de preparare de la etapa 1 la etapa 5 și faza de amortizare de la pasul 6 la 10. Faza de preparare este negativă energetic pentru metabolism, astfel încât energia sub formă de 2 ATP trebuie furnizată. Doar faza de amortizare este pozitivă din punct de vedere energetic, astfel încât la sold există un câștig de energie sub formă de 2 nucleotide ATP și 2 nucleotide NADH.
În primele două etape ale glicolizei, 2 grupe fosfat sunt transferate la glucoză, care provin din 2 nucleotide ATP (adenozina trifosfat) și care sunt astfel transformate în nucleotide ADP (adenozina difosfat).
În timp ce glicoliza până la formarea piruvatului este independentă dacă există condiții oxice (aerobe) sau anoxice (anaerobe), metabolizarea suplimentară a piruvatului depinde de dacă oxigenul este disponibil sau nu. Cu toate acestea, strict vorbind, procesele ulterioare de descompunere și conversie nu mai aparțin glicolizei.
Funcție și sarcină
Glicoliza este unul dintre cele mai importante și mai frecvente procese metabolice centrale care au loc în interiorul unei celule. Sarcina și funcția glicolizei constă în metabolismul energetic și material al zahărului simplu D-glucoză.
ATP, care este obținut ca parte a metabolismului energetic cu adăugarea de energie și transferul unei grupe de fosfați către o nucleotidă ADP, servește ca purtător de energie și furnizor de energie. Traseul prin ATP are avantajul că energia este stocată scurt și nu se pierde prin disiparea căldurii. În plus, ATP poate fi adus în locul în care energia este necesară pe distanțe scurte.
Glicoliza energetic pozitivă oferă, de asemenea, celulei piruvat. Poate fi introdus în ciclul acidului citric și lanțul respirator ulterior prin „consumul” de oxigen în condiții oxice în mitocondriile celulelor pentru generarea suplimentară de energie, sau poate fi folosit ca materie primă pentru sinteza substanțelor necesare.
Principalele produse de descompunere din ciclul acidului citric sunt CO2 (dioxid de carbon) și H2O (apă). Energia eliberată în timpul procesului de oxidare este utilizată în lanțul respirator pentru a fosforila ADP la ATP și, prin urmare, este stocată pentru un timp scurt.
Distrugerea completă a glucozei în apă și a dioxidului de carbon cu adăugarea de oxigen este mai productivă din punct de vedere energetic, dar are dezavantajul că poate avea loc numai în condiții oxice, adică în condițiile în care oxigenul molecular este disponibil în cantități suficiente. Atunci când este necesară performanța ridicată a mușchilor scheletici, aportul de oxigen pentru celulele musculare este prea lent, astfel încât acestea trebuie să atragă energia necesară din glicoliză.
Un alt avantaj al glicolizei este viteza mare a procesului, care este de multe ori viteza de conversie în ciclul acidului citric.
Boli și afecțiuni
Glicoliza întruchipează unul dintre cele mai vechi și mai stabile procese metabolice ale organismelor vii în termeni evolutivi. Glicoliza s-a format probabil ca unul dintre procesele metabolice de bază în urmă cu 3,5 miliarde de ani, cu mult înainte de dezvoltarea organismelor multicelulare, deoarece toate organismele sunt capabile de glicoliză și o folosesc pentru a genera energie.
Se cunosc doar câteva afecțiuni sau boli care sunt asociate explicit cu o tulburare a glicolizei. Tulburările în procesul de glicoliză duc în principal la efecte grave asupra globulelor roșii (eritrocite).
Deoarece nu conțin mitocondrii, se bazează pe furnizarea de energie prin glicoliză. Dacă alimentarea cu energie este perturbată, apare hemoliza, adică membranele eritrocitelor se dizolvă și hemoglobina trece direct în ser. De obicei, există o deficiență în enzima piruvat kinază, astfel încât procesul de glicoliză este întrerupt.
O altă cauză care duce la simptome similare poate fi găsită în eritrocitele în sine dacă nu au enzima KKR necesară (izoenzima piruvatului kinazei).
Boala Tarui (boala Tarui) este una dintre puținele boli care perturbă direct procesul glicolizei. Este o boală de depozitare a glicogenului. Excesul de glucoză din serul din sânge este transformat temporar de către organism în zahăr polimeric (glicogen), care este transformat ulterior în glucoză, dacă este necesar, pentru a fi metabolizat prin glicoliză.
În cazul bolii Tarui, un defect genetic moștenit duce la o deficiență de fosfofructocinază, o enzimă care determină fosforilarea și transformarea glucozei în fructoză-1,6-bifosfat (a treia etapă în glicoliză). Deficitul enzimatic determină întreruperea glicolizei, astfel încât mușchii scheletului să nu fie alimentați corespunzător cu energie.Se dezvoltă spasme musculare dureroase și anemie hemolitică, membrana globulelor roșii care se descompun.
