Reaksi glikolisis aerobik dan nasib perantara glikolitik



itu glikolisis aerobik itu didefinisikan sebagai penggunaan kelebihan glukosa yang tidak diproses oleh fosforilasi oksidatif menuju pembentukan produk "fermentatif", bahkan dalam kondisi konsentrasi oksigen yang tinggi dan meskipun terjadi penurunan efisiensi energi.

Ini biasanya ditemukan pada jaringan dengan tingkat proliferasi tinggi, yang konsumsi glukosa dan oksigennya tinggi. Contohnya adalah sel-sel tumor kanker, beberapa sel parasit darah mamalia dan bahkan sel-sel di beberapa area otak mamalia..

Energi yang diekstraksi oleh katabolisme glukosa dikonservasi dalam bentuk ATP dan NADH, yang digunakan di bagian hilir dalam berbagai jalur metabolisme.

Selama glikolisis aerob, piruvat diarahkan menuju siklus Krebs dan rantai transpor elektron, tetapi piruvat juga diarahkan oleh rute fermentasi untuk regenerasi NAD + tanpa tambahan produksi ATP, yang berakhir dengan pembentukan laktat..

Glikolisis aerob atau anaerob terjadi terutama di sitosol, dengan pengecualian organisme seperti trypanosomatid, yang memiliki organel glikolitik khusus yang dikenal sebagai glikosom.

Glikolisis adalah salah satu jalur metabolisme yang paling dikenal. Itu dirumuskan sepenuhnya pada 1930-an oleh Gustav Embden dan Otto Meyerhof, yang mempelajari jalur dalam sel otot rangka. Namun, glikolisis aerobik dikenal sebagai efek Warburg sejak 1924.

Indeks

  • 1 Reaksi
    • 1.1 Fase investasi energi
    • 1.2 Fase pemulihan energi
  • 2 Tujuan perantara glikolitik
  • 3 Referensi

Reaksi

Katabolisme aerobik glukosa terjadi dalam sepuluh langkah yang dikatalisis secara enzimatis. Banyak penulis menganggap bahwa langkah-langkah ini dibagi menjadi fase investasi energi, yang bertujuan untuk meningkatkan kandungan energi bebas di perantara, dan penggantian dan penambahan energi lainnya dalam bentuk ATP.

Fase investasi energi

1-Fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6-fosfat dikatalisis oleh hexokinase (HK). Dalam reaksi ini, satu molekul ATP, yang bertindak sebagai donor kelompok fosfat, dibalik untuk setiap molekul glukosa. Ini menghasilkan glukosa 6-fosfat (G6P) dan ADP, dan reaksinya ireversibel.

Enzim tentu membutuhkan pembentukan Mg-ATP2- lengkap untuk fungsinya, itulah sebabnya mengapa layak ion magnesium.

2-Isomerisasi G6P menjadi fruktosa 6-fosfat (F6P). Itu tidak melibatkan pengeluaran energi dan merupakan reaksi reversibel yang dikatalisis oleh isomerase phosphoglucose (PGI).

3-Fosforilasi F6P menjadi fruktosa 1,6-bifosfat yang dikatalisis oleh fosfofruktokinase-1 (PFK-1). Molekul ATP digunakan sebagai donor kelompok fosfat dan produk-produk reaksinya adalah F1.6-BP dan ADP. Berkat nilainya ΔG, reaksi ini ireversibel (seperti reaksi 1).

4-Katalitik F1.6-BP dalam dihydroxyacetone phosphate (DHAP), sebuah ketose, dan glyceraldehyde 3-phosphate (GAP), sebuah aldosa. Enzim aldolase bertanggung jawab atas kondensasi aldol yang dapat dibalik ini.

5-Triose phosphate isomerase (TIM) bertanggung jawab atas interkonversi triose phosphate: DHAP dan GAP, tanpa input energi tambahan.

Fase pemulihan energi

1-GAP dioksidasi oleh glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), yang mengkatalisasi transfer gugus fosfat ke GAP untuk membentuk 1,3-bifosfogliserat. Dalam reaksi ini, dua molekul NAD + dikurangi per molekul glukosa, dan dua molekul fosfat anorganik digunakan.

Setiap NADH yang diproduksi melewati rantai transpor elektron dan 6 molekul ATP disintesis oleh fosforilasi oksidatif.

2-The phosphoglycerate kinase (PGK) mentransfer gugus fosforil dari 1,3-biphosphoglycerate ke ADP, membentuk dua molekul ATP dan dua dari 3-phosphoglycerate (3PG). Proses ini dikenal sebagai fosforilasi pada tingkat substrat.

Dua molekul ATP yang dikonsumsi dalam reaksi HK dan PFK digantikan oleh PGK pada langkah rute ini.

3-The 3PG diubah menjadi 2PG oleh phosphoglycerate mutase (PGM), yang mengkatalisis perpindahan gugus fosforil antara karbon 3 dan 2 gliserat dalam dua langkah dan secara reversibel. Ion magnesium juga dibutuhkan oleh enzim ini.

Reaksi dehidrasi 4-A dikatalisis oleh enolase mengubah 2PG menjadi fosfoenolpiruvat (PEP) dalam reaksi yang tidak memerlukan inversi energi, tetapi menghasilkan senyawa dengan potensi energi yang lebih besar untuk transfer gugus fosfat nanti.

5-Akhirnya, piruvat kinase (PYK) mengkatalisasi transfer gugus fosforil dalam PEP ke molekul ADP, dengan produksi piruvat yang bersamaan. Dua molekul ADP digunakan per molekul glukosa dan 2 molekul ATP dihasilkan. PYK menggunakan ion kalium dan magnesium.

Dengan demikian, hasil total energi glikolisis adalah 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa yang memasuki rute. Dalam kondisi aerobik, degradasi total glukosa menyiratkan memperoleh antara 30 dan 32 molekul ATP.

Tujuan perantara glikolitik

Setelah glikolisis, piruvat mengalami dekarboksilasi, menghasilkan CO2 dan menyumbangkan gugus asetil ke asetil koenzim A, yang juga dioksidasi menjadi CO2 dalam siklus Krebs.

Elektron yang dilepaskan selama oksidasi ini diangkut ke oksigen melalui reaksi rantai pernapasan mitokondria, yang akhirnya mendorong sintesis ATP dalam organel ini..

Selama glikolisis aerob, kelebihan piruvat yang dihasilkan diproses oleh enzim laktat dehidrogenase, yang membentuk laktat dan meregenerasi bagian NAD + yang dikonsumsi naik dalam glikolisis, tetapi tanpa pembentukan molekul ATP baru.

Selain itu, piruvat dapat digunakan dalam proses anabolik yang mengarah pada pembentukan asam amino alanin, misalnya, atau juga dapat bertindak sebagai kerangka untuk sintesis asam lemak..

Seperti piruvat, produk akhir glikolisis, banyak zat antara reaksi memenuhi fungsi lain dalam rute katabolik atau anabolik yang penting bagi sel.

Tersebut adalah kasus glukosa 6-fosfat dan jalur pentosa fosfat, di mana perantara ribosom hadir dalam asam nukleat diperoleh.

Referensi

  1. Akram, M. (2013). Ulasan mini tentang Glikolisis dan Kanker. J. Canc. Educ., 28, 454-457.
  2. Esen, E., & Long, F. (2014). Glikolisis aerob pada Osteoblas. Curr Osteoporos Rep, 12, 433-438.
  3. Haanstra, J.R., González-Marcano, E.B., Gualdrón-López, M., & Michels, P.M. (2016). Biogenesis, pemeliharaan dan dinamika glikosom pada parasit trypanosomatid. Biochimica et Biophysica Acta - Penelitian Sel Molekul, 1863(5), 1038-1048.
  4. Jones, W., & Bianchi, K. (2015). Glikolisis aerob: melampaui proliferasi. Perbatasan dalam Imunologi, 6, 1-5.
  5. Kawai, S., Mukai, T., Mori, S., Mikami, B., & Murata, K. (2005). Hipotesis: struktur, evolusi, dan leluhur glukosa kinase dalam keluarga hexokinase. Jurnal Bioscience dan Bioteknologi, 99(4), 320-330.
  6. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Edisi Omega (Edisi ke-5).