Glycolysis Yield คืออะไร?

เนื้อหา

• กลูโคสคืออะไร?
• เส้นทาง Glycolysis
• บทสรุปของ Glycolysis: อินพุตและเอาต์พุต
• ชะตากรรมของผลิตภัณฑ์ของ Glycolysis

สิ่งมีชีวิตซึ่งทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์สามารถแบ่งออกเป็นโปรคาริโอตและยูคาริโอต

แทบทุกเซลล์พึ่งพา กลูโคส สำหรับความต้องการการเผาผลาญของพวกเขาและขั้นตอนแรกในการสลายโมเลกุลนี้คือชุดของปฏิกิริยาที่เรียกว่า glycolysis (ตัวอักษร "การแยกกลูโคส") ใน glycolysis โมเลกุลกลูโคสเดี่ยวผ่านชุดของปฏิกิริยาเพื่อให้คู่ของ pyruvate โมเลกุลและพลังงานจำนวนเล็กน้อยในรูปแบบของ adenosine triphosphate (ATP)

อย่างไรก็ตามการจัดการขั้นสุดท้ายของผลิตภัณฑ์เหล่านี้แตกต่างกันไปตามประเภทของเซลล์ไปจนถึงประเภทของเซลล์ สิ่งมีชีวิต Prokaryotic ไม่เข้าร่วม การหายใจแบบใช้ออกซิเจน ซึ่งหมายความว่าโปรคาริโอตไม่สามารถใช้ออกซิเจนโมเลกุลได้₂) แต่ pyruvate จะผ่านไป การหมัก การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน.

บางแหล่งรวม glycolysis ในกระบวนการ "การหายใจของเซลล์" ในยูคาริโอตเพราะมันนำหน้าโดยตรง แอโรบิก การหายใจ (เช่นวงจร Krebs และ oxidative phosphorylation ในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน) อย่างเคร่งครัด glycolysis ตัวเองไม่ใช่กระบวนการแอโรบิคเพียงเพราะมันไม่พึ่งพาออกซิเจนและเกิดขึ้นหรือไม่ว่า O₂ เป็นปัจจุบัน

อย่างไรก็ตามเนื่องจาก glycolysis เป็น ที่จำเป็นต้องมี ของการหายใจแบบแอโรบิคซึ่งให้ pyruvate สำหรับปฏิกิริยาดังกล่าวมันเป็นธรรมชาติที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับแนวคิดทั้งสองในครั้งเดียว

กลูโคสคืออะไร?

กลูโคสเป็นน้ำตาลหกคาร์บอนที่ทำหน้าที่เป็นคาร์โบไฮเดรตเดี่ยวที่สำคัญที่สุดในชีวเคมีของมนุษย์ คาร์โบไฮเดรตประกอบด้วยคาร์บอน (C) และไฮโดรเจน (H) นอกเหนือจากออกซิเจนและอัตราส่วนของ C ถึง H ในสารประกอบเหล่านี้มีค่าคงที่ 1: 2

น้ำตาลมีขนาดเล็กกว่าคาร์โบไฮเดรตอื่น ๆ รวมถึงแป้งและเซลลูโลส ในความเป็นจริงกลูโคสมักจะเป็นหน่วยย่อยซ้ำหรือ โมโนเมอร์ในโมเลกุลที่ซับซ้อนกว่านี้ กลูโคสเองไม่ได้ประกอบไปด้วยโมโนเมอร์และถือว่าเป็น monosaccharide ("น้ำตาลหนึ่งก้อน")

สูตรสำหรับกลูโคสคือ C₆H₁₂O₆. ส่วนหลักของโมเลกุลประกอบด้วยวงแหวนหกเหลี่ยมที่บรรจุอะตอม C ห้าอะตอมและหนึ่งใน O อะตอม อะตอม C ที่หกและสุดท้ายอยู่ในโซ่ด้านข้างที่มีกลุ่มเมทิลไฮดรอกซีที่ประกอบด้วย (-CH₂OH)

เส้นทาง Glycolysis

กระบวนการ glycolysis ที่เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์ประกอบด้วย 10 ปฏิกิริยาของแต่ละบุคคล

ปกติแล้วมันไม่จำเป็นที่จะจำชื่อของผลิตภัณฑ์และเอนไซม์ระดับกลางทั้งหมด แต่การมีความรู้สึกมั่นคงของภาพรวมนั้นมีประโยชน์ นี่ไม่ได้เป็นเพียงเพราะ glycolysis อาจเป็นปฏิกิริยาเดียวที่เกี่ยวข้องมากที่สุดในประวัติศาสตร์ชีวิตบนโลก แต่ยังเป็นเพราะขั้นตอนแสดงให้เห็นถึงจำนวนของเหตุการณ์ที่พบบ่อยภายในเซลล์รวมถึงการกระทำของเอนไซม์ในระหว่างคายความร้อน

เมื่อกลูโคสเข้าสู่เซลล์มันจะถูก accosted โดยเอนไซม์ hexokinase และ phosphorylated (นั่นคือกลุ่มฟอสเฟตมักเขียน Pi, ผนวกเข้ากับมัน) กับดักนี้โมเลกุลภายในเซลล์โดย endowing ด้วยประจุไฟฟ้าลบ

โมเลกุลนี้จัดเรียงตัวใหม่ในรูปของฟรุคโตสฟอสโตสซึ่งผ่านขั้นตอนฟอสโฟรีเลชั่นอีกขั้นและกลายเป็นฟรักโทส - 1,6-bisphosphate โมเลกุลนี้จะถูกแบ่งออกเป็นโมเลกุลคาร์บอนสามชนิดที่คล้ายกันสองอันหนึ่งอันจะถูกเปลี่ยนเป็นอื่นอย่างรวดเร็วเพื่อให้โมเลกุลสองโมเลกุลของ glyceraldehyde-3-phosphate

สารนี้ถูกจัดเรียงใหม่เป็นโมเลกุลฟอสโฟรีลามิเนตเพิ่มอีกสองเท่าก่อนที่จะเพิ่มกลุ่มฟอสเฟตในช่วงแรกอย่างไม่ต่อเนื่อง ในแต่ละขั้นตอนเหล่านี้โมเลกุลของ adenosine diphosphate (ADP) เกิดขึ้นจากความซับซ้อนของเอ็นไซม์ - สารตั้งต้น (ชื่อของโครงสร้างที่เกิดจากโมเลกุลใดก็ตามที่ทำปฏิกิริยาและเอนไซม์ที่กระตุ้นปฏิกิริยาไปสู่ความสำเร็จ)

ADP นี้รับฟอสเฟตจากโมเลกุลคาร์บอนสามตัวที่มีอยู่ ในที่สุดโมเลกุลของไพรูเวตสองก้อนจะนั่งอยู่ในไซโตพลาสซึมพร้อมที่จะนำไปใช้กับเส้นทางที่เซลล์ต้องการเข้าไปหรือมีความสามารถในการโฮสต์

บทสรุปของ Glycolysis: อินพุตและเอาต์พุต

สารตั้งต้นที่แท้จริงของ glycolysis เพียงอย่างเดียวคือโมเลกุลของกลูโคส สองโมเลกุลแต่ละ ATP และ NAD + (nicotinamide adenine dinucleotide, ผู้ให้บริการอิเล็กตรอน) ได้รับการแนะนำในระหว่างชุดของปฏิกิริยา

คุณมักจะเห็นกระบวนการที่สมบูรณ์ของการหายใจของเซลล์ที่มีกลูโคสและออกซิเจนเป็นสารตั้งต้นและคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นผลิตภัณฑ์รวมถึง ATP 36 (หรือ 38) แต่ไกลคอลไลซิสเป็นเพียงปฏิกิริยาชุดแรกที่ถึงที่สุดในการสกัดแอโรบิกของพลังงานจากกลูโคส

ผลรวมของ ATP สี่โมเลกุล เกิดขึ้นในปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบสามคาร์บอนของไกลคอลไลเซชั่น - สองระหว่างการแปลงคู่ของโมเลกุล 1,3-bisphosphoglycerate เป็นสองโมเลกุลของ 3-phosphoglycerate และสองระหว่างการแปลงคู่ของฟอสฟอโนล โมเลกุล pyruvate แสดงถึงจุดสิ้นสุดของ glycolysis สิ่งเหล่านี้ถูกสังเคราะห์ผ่านฟอสโฟรีเลชั่นระดับซับสเตรตซึ่งหมายความว่า ATP นั้นมาจากการเติมอนินทรีย์ฟอสเฟต (Pi) ไปยัง ADP โดยตรงแทนที่จะถูกสร้างขึ้นอันเป็นผลมาจากกระบวนการอื่น ๆ

จำเป็นต้องใช้ ATP สองตัวในช่วงแรกของ glycolysis โดยเริ่มจากกลูโคสเป็นฟอสโฟรีเลชั่นกับกลูโคส -6- ฟอสเฟตและจากนั้นอีกสองขั้นตอนต่อมาเมื่อฟรุคโตส -6- ฟอสเฟตเป็นฟอสโฟ ดังนั้นกำไรสุทธิใน ATP ใน glycolysis เป็นผลมาจากหนึ่งโมเลกุลของกลูโคสที่อยู่ระหว่างกระบวนการคือสองโมเลกุลซึ่งง่ายต่อการจดจำถ้าคุณเชื่อมโยงกับจำนวนของ pyruvate โมเลกุลที่สร้างขึ้น

นอกจากนี้ในระหว่างการแปลง glyceraldehyde-3-phosphate เป็น 1,3-bisphosphoglycerate โมเลกุลของ NAD + สองโมเลกุลจะถูกลดลงเป็นสองโมเลกุลของ NADH โดยที่หลังจะทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานทางอ้อมเพราะพวกมันมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาของ กระบวนการอื่นการหายใจแบบใช้ออกซิเจน

ในระยะสั้นผลผลิตสุทธิของ glycolysis จึง 2 ATP, 2 pyruvate และ 2 NADH. นี่เป็นเพียงหนึ่งในยี่สิบของปริมาณ ATP ที่ผลิตในการหายใจแบบใช้ออกซิเจน แต่เนื่องจาก prokaryotes เป็นกฎที่เล็กกว่าและซับซ้อนน้อยกว่ายูคาริโอตที่มีความต้องการเมแทบอลิซึมน้อยกว่าจึงสามารถทำได้ทั้งๆที่น้อยกว่านี้ แบบแผน

(อีกวิธีหนึ่งในการดูสิ่งนี้คือการขาดการหายใจแบบแอโรบิกในแบคทีเรียทำให้พวกมันไม่สามารถพัฒนาเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดใหญ่และหลากหลายมากขึ้นสำหรับสิ่งที่สำคัญ)

ชะตากรรมของผลิตภัณฑ์ของ Glycolysis

ในโปรคาริโอตเมื่อเส้นทาง glycolysis เสร็จสมบูรณ์สิ่งมีชีวิตได้เล่นไพ่เมแทบอลิกทุกตัวที่มันมี ไพรูเวตสามารถเผาผลาญต่อไปเพื่อให้น้ำนมผ่าน การหมักหรือการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน วัตถุประสงค์ของการหมักไม่ใช่เพื่อผลิตแลคเตท แต่สร้าง NAD + ใหม่จาก NADH เพื่อให้สามารถใช้ใน glycolysis ได้

(โปรดทราบว่าสิ่งนี้แตกต่างจากการหมักแอลกอฮอล์ซึ่งผลิตเอทานอลจากไพรูเวตภายใต้การกระทำของยีสต์)

ในยูคาริโอตส่วนใหญ่ของไพรูเวตเข้าสู่ขั้นตอนแรกในการหายใจแบบแอโรบิค: วงจร Krebs หรือที่เรียกว่าวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก (TCA) หรือวงจรกรดซิตริก สิ่งนี้เกิดขึ้นภายในไมโตคอนเดรียซึ่งมีการแปลงไพรูเวตเป็นอะซิติลโคเอนไซม์สองชนิด (CoA) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO)₂).

บทบาทของวงจรแปดขั้นตอนนี้คือการผลิตตัวพาอิเล็กตรอนพลังงานสูงขึ้นสำหรับปฏิกิริยาที่ตามมา - 3 NADH, หนึ่ง FADH₂ (ลด flavin adenine dinucleotide) และหนึ่ง GTP (guanosine triphosphate)

เมื่อสิ่งเหล่านี้เข้าสู่ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนบนเยื่อหุ้มเซลล์ยลกระบวนการที่เรียกว่า oxidative phosphorylation ทำให้อิเลคตรอนเคลื่อนที่จากอิเล็กตรอนพลังงานสูงไปยังโมเลกุลออกซิเจนด้วยผลลัพธ์สุดท้ายคือการผลิตโมเลกุล ATP 36 โมเลกุลหรือ ATP ต่อกลูโคสโมเลกุล " ต้นน้ำ."

ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและผลผลิตของเมแทบอลิซึมแอโรบิกอธิบายความแตกต่างพื้นฐานทั้งหมดในปัจจุบันระหว่างโปรคาริโอตและยูคาริโอตก่อนหน้านี้ในอดีตและเชื่อว่าจะทำให้เกิดขึ้นต่อไป