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Fasi e funzioni di glucolisi
il glicolisi o la glicolisi è il processo attraverso il quale una molecola di glucosio viene scomposta in due molecole di piruvato. L'energia viene prodotta attraverso la glicolisi, che viene utilizzata dall'organismo in diversi processi cellulari.
La glicolisi è anche conosciuta come ciclo Embden-Meyerhof, in onore di Gustav Embden e Otto Fritz Meyerhof, che furono gli scopritori di questa procedura.
La glicolisi è generata nelle cellule, in particolare nel citosol situato nel citoplasma. Questa è la procedura più diffusa in tutti gli esseri viventi, perché è generata in tutti i tipi di cellule, sia eucariotiche che procariotiche.
Ciò implica che gli animali, le piante, i batteri, i funghi, le alghe e persino gli organismi protozoari sono suscettibili al processo di glicolisi.
L'obiettivo principale della glicolisi è produrre energia che viene poi utilizzata in altri processi cellulari del corpo.
La glicolisi corrisponde alla fase iniziale da cui viene generato il processo di respirazione cellulare o aerobica, in cui è necessaria la presenza di ossigeno.
Nel caso di ambienti privi di ossigeno, anche la glicolisi ha una partecipazione importante, poiché contribuisce al processo di fermentazione.
indice
- 1 fasi di glicolisi
- 1.1 Fase di fabbisogno energetico
- 1.2 Fase di rilascio di energia
- 2 funzioni di glicolisi
- 2.1 Protezione neurale
- 3 riferimenti
Fasi della glicolisi
La glicolisi è generata come conseguenza di dieci fasi. Queste dieci fasi possono essere spiegate in modo semplificato, determinando due categorie principali: la prima, in cui vi è un fabbisogno energetico; e il secondo, in cui viene prodotta o rilasciata più energia.
Fase di fabbisogno energetico
Inizia con una molecola di glucosio ottenuta dallo zucchero, che ha la molecola di glucosio e un'altra di fruttosio.
Una volta che la molecola di glucosio viene separata, viene unita a due gruppi di fosfati, chiamati anche acidi fosforici.
Questi acidi fosforici sono originati dall'adenosina trifosfato (ATP), un elemento considerato una delle principali fonti di energia richieste nelle diverse attività e funzioni delle cellule.
Con l'incorporazione di questi gruppi fosfato, la molecola del glucosio viene modificata e adotta un altro nome: fruttosio-1,6-bisfosfato.
Gli acidi fosforici generano una situazione instabile in questa nuova molecola, che porta come conseguenza che è divisa in due parti.
Di conseguenza, nascono due diversi zuccheri, ciascuno con caratteristiche fosfatate e tre atomi di carbonio.
Sebbene questi due zuccheri abbiano basi uguali, hanno caratteristiche che li rendono diversi l'uno dall'altro.
Il primo è chiamato gliceraldeide-3-fosfato ed è quello che andrà direttamente alla fase successiva del processo di glicolisi.
Il secondo zucchero a tre fosfati di carbonio che viene generato è chiamato diidrossiacetone fosfato, noto con l'acronimo DHAP. Partecipa anche ai seguenti passaggi di glicolisi dopo che è diventato lo stesso componente del primo zucchero generato dal processo: gliceraldeide-3-fosfato.
Questa trasformazione del diidrossiacetone fosfato a gliceraldeide-3-fosfato è generata da un enzima che si trova nel citosol delle cellule e viene chiamato glicerolo-3-fosfato deidrogenasi. Questo processo di conversione è noto come "glycerol phosphate shuttle".
Quindi, in generale, si può dire che la prima fase della glicolisi si basa sulla modifica di una molecola di glucosio in due molecole di fosfato trioso. È lo stadio in cui l'ossidazione non si verifica.
Questo stadio consiste di cinque passaggi chiamati reazioni e ciascuno è catalizzato dal suo specifico enzima. Le 5 fasi della fase preparatoria o il fabbisogno energetico sono le seguenti:
Primo passo
Il primo passo nella glicolisi è la conversione del glucosio in glucosio-6-fosfato. L'enzima che catalizza questa reazione è esochinasi. Qui, l'anello del glucosio è fosforilato.
La fosforilazione consiste nell'aggiungere un gruppo fosfato a una molecola derivata dall'ATP. Come risultato, 1 molecola di ATP è stata consumata a questo punto nella glicolisi.
La reazione si verifica con l'aiuto dell'enzima esochinasi, un enzima che catalizza la fosforilazione di molte strutture glicemiche ad anello di sei elementi.
Anche il magnesio atomico (Mg) interviene per proteggere le cariche negative dei gruppi fosfato nella molecola di ATP.
Il risultato di questa fosforilazione è una molecola chiamata glucosio-6-fosfato (G6P), così chiamata perché il carbonio 6 di glucosio acquisisce il gruppo fosfato.
Secondo passo
Il secondo passaggio della glicolisi riguarda la trasformazione del glucosio-6-fosfato in fruttosio-6-fosfato (F6P). Questa reazione si verifica con l'aiuto dell'enzima fosfoglucosio isomerasi.
Come suggerisce il nome dell'enzima, questa reazione comporta un effetto di isomerizzazione.
La reazione comporta la trasformazione del legame carbonio-ossigeno per modificare l'anello a sei membri in un anello a cinque membri.
La riorganizzazione viene eseguita quando l'anello di sei elementi viene aperto e quindi chiuso in modo che il primo carbonio diventi esterno all'anello.
Terzo passo
Nella terza fase della glicolisi, il fruttosio-6-fosfato viene convertito in fruttosio-1,6-bifosfato (FBP).
Simile alla reazione che si verifica nella prima fase della glicolisi, una seconda molecola di ATP fornisce il gruppo fosfato che viene aggiunto alla molecola di fruttosio-6-fosfato.
L'enzima che catalizza questa reazione è la fosfofuctokinasi. Come nel passaggio 1, è coinvolto un atomo di magnesio per proteggere le cariche negative.
Quarto passo
L'enzima aldolasi divide il fruttosio 1, 6-bisfosfato in due zuccheri che sono isomeri l'uno dell'altro. Questi due zuccheri sono diidrossiacetone fosfato e gliceraldeide trifosfato.
Questa fase utilizza l'enzima aldolasi, che catalizza la scissione del fruttosio 1,6 bi- fosfato (FBP) per produrre due molecole di 3 atomi di carbonio. Una di queste molecole è chiamata trifosfato di gliceraldeide e l'altra è chiamata diidrossiacetone fosfato.
Quinto passo
L'enzima trifosfato isomerasi interpenetra rapidamente le molecole di diidrossiacetone fosfato e gliceraldeide trifosfato. Il fosfato gliceraldeide viene eliminato e / o utilizzato nella fase successiva della glicolisi.
Il trifosfato di gliceraldeide è l'unica molecola che continua nella via glicolitica. Di conseguenza, tutte le molecole sono prodotte diidrossiacetone fosfato seguita da trifosfata enzima isomerasi, riordinando diidrossiacetone fosfato gliceraldeide trifosfato per continuare nella glicolisi.
A questo punto del percorso glicolitico ci sono due molecole di tre atomi di carbonio, ma il glucosio non è stato ancora completamente convertito in piruvato.
Fase di rilascio di energia
Le due molecole di zucchero a tre atomi di carbonio che sono state generate dal primo stadio subiranno ora un'altra serie di trasformazioni. Il processo che verrà descritto di seguito verrà generato due volte per ogni molecola di zucchero.
In primo luogo, una delle molecole si libererà di due elettroni e due protoni e, come conseguenza di questa liberazione, alla molecola di zucchero verrà aggiunto un altro fosfato. Il componente risultante è chiamato 1,3-bisphosphoglycerate.
Successivamente, 1,3-bifosfoglicerato si libera di uno dei gruppi fosfato, che alla fine diventa una molecola di ATP.
A questo punto viene rilasciata energia. La molecola che deriva da questo rilascio di fosfato è chiamata 3-fosfoglicerato.
Il 3-fosfoglicerone diventa un altro elemento uguale ad esso, ma con alcune caratteristiche in termini di struttura molecolare. Questo nuovo elemento è 2-fosfoglicerato.
Nel penultimo passo del processo della glicolisi, 2-fosfoglicerato viene convertito in fosfoenolpiruvato a causa della perdita di una molecola d'acqua.
Infine, il fosfoenolpiruvato si libera di un altro gruppo di fosfati, una procedura che comporta anche la creazione di una molecola di ATP e, quindi, un rilascio di energia.
Senza fosfato, il fosfoenolpiruvato risulta alla fine del processo in una molecola di piruvato.
Alla fine della glicolisi, due molecole di piruvato, ATP e due quattro nicotinammide adenin dinucleotide idrogeno (NADH) vengono generati, io elemento quest'ultimo favorisce anche la creazione di molecole di ATP nel corpo.
Come abbiamo visto, è nella seconda metà della glicolisi che si verificano le cinque reazioni rimanenti. Questo stadio è anche conosciuto come ossidativo.
Inoltre, un enzima specifico interviene per ogni fase e le reazioni di questo stadio si verificano due volte per ogni molecola di glucosio. I 5 passaggi dei benefici o della fase di rilascio dell'energia sono i seguenti:
Primo passo
In questa fase due eventi principali, uno che è prodotta gliceraldeide trifosfato viene ossidato da coenzima nicotinamide adenina dinucleotide (NAD); e d'altra parte, la molecola è fosforilata mediante l'aggiunta di un gruppo fosfato libero.
L'enzima che catalizza questa reazione è la gliceraldeide trifosfato deidrogenasi.
Questo enzima contiene strutture appropriate e mantiene la molecola in una tale disposizione che permette nicotinamide adenina dinucleotide estrarre una molecola di idrogeno di gliceraldeide trifosfato, convertendo NAD deidrogenasi NAD (NADH).
Poi attacca la molecola gliceraldeide trifosfato gruppo fosfato e rilascia l'enzima per produrre 1,3 bisfoglicerato, NADH e un atomo di idrogeno.
Secondo passo
In questa fase, l'1,3-bisfoglicerato viene convertito in trifosfoglicerato dall'enzima fosfoglicerato chinasi.
Questa reazione comporta la perdita di un gruppo fosfato dal materiale di partenza. Il fosfato viene trasferito a una molecola di adenosina difosfato che produce la prima molecola di ATP.
Poiché avere due molecole di 1,3 bifosglicerato (perché c'erano due prodotti 3 carboni del passaggio 1 della glicolisi), in realtà due molecole di ATP vengono sintetizzati in questa fase.
Con questa sintesi di ATP, le prime due molecole di ATP utilizzate vengono cancellate, causando una rete di 0 molecole di ATP fino a questo stadio di glicolisi.
Ancora una volta si osserva che un atomo di magnesio è coinvolto per proteggere le cariche negative nei gruppi fosfato della molecola di ATP.
Terzo passo
Questo passaggio comporta un semplice riarrangiamento della posizione del gruppo fosfato nella molecola 3-fosfoglicerato, che lo converte in 2-fosfoglicerato.
La molecola coinvolta nella catalisi di questa reazione è chiamata fosfoglicerasi mutasi (PGM). Un mutasi è un enzima che catalizza il trasferimento di un gruppo funzionale da una posizione in una molecola a un'altra.
Il meccanismo di reazione procede aggiungendo prima un altro gruppo fosfato alla posizione 2 'del 3-fosfoglicerato. Quindi, l'enzima rimuove il fosfato dalla posizione 3 ', lasciando solo il fosfato 2', e quindi dando 2 fosfoglicerato. In questo modo, l'enzima viene anche ripristinato allo stato fosforilato originale.
Quarto passo
Questo passaggio comporta la conversione di 2 fosfoglicerato in fosfoenolpiruvato (PEP). La reazione è catalizzata dall'enzima enolasi.
Enolase agisce rimuovendo un gruppo di acqua o disidratando i 2 fosfoglicerati. La specificità della tasca dell'enzima consente agli elettroni nel substrato di riorganizzare in modo tale che il legame fosfato rimanente diventi molto instabile, preparando quindi il substrato per la successiva reazione.
Quinto passo
Il passaggio finale della glicolisi converte il fosfoenolpiruvato in piruvato con l'aiuto dell'enzima piruvato chinasi.
Come suggerisce il nome dell'enzima, questa reazione comporta il trasferimento di un gruppo fosfato. Il gruppo fosfato collegato al carbonio 2 'del fosfoenolpiruvato viene trasferito a una molecola di adenosina difosfato, producendo ATP.
Ancora una volta, poiché ci sono due molecole di fosfoenolpiruvato, qui in realtà vengono generate due molecole di adenosina trifosfato o ATP.
Funzioni di glicolisi
Il processo di glicolisi è di vitale importanza per tutti gli organismi viventi, poiché rappresenta la procedura attraverso la quale viene generata l'energia cellulare.
Questa generazione di energia favorisce i processi respiratori delle cellule e anche il processo di fermentazione.
Il glucosio che entra nel corpo attraverso il consumo di zuccheri, ha una composizione complessa.
Attraverso la glicolisi è possibile semplificare questa composizione e trasformarla in un composto che il corpo può sfruttare per generare energia.
Attraverso il processo della glicolisi, vengono generate quattro molecole di ATP. Queste molecole di ATP sono la via principale attraverso la quale l'organismo ottiene l'energia e favorisce la creazione di nuove cellule; pertanto, la generazione di dette molecole è fondamentale per l'organismo.
Protezione neurale
Gli studi hanno determinato che la glicolisi svolge un ruolo importante nel comportamento dei neuroni.
Ricercatori dell'Università di Salamanca, l'Istituto di Neuroscienze di Castilla y León e l'Ospedale universitario di Salamanca hanno stabilito che l'aumento della glicolisi nei neuroni implica una morte più frettolosa di questi.
Questa è una conseguenza dei neuroni che soffrono di quello che hanno chiamato lo stress ossidativo. Quindi, più bassa è la glicolisi, maggiore è il potere antiossidante sui neuroni e maggiore è la possibilità di sopravvivenza.
Le implicazioni di questa scoperta possono avere un impatto positivo sugli studi di malattie caratterizzate da degenerazione neuronale, come l'Alzheimer o il Parkinson.
riferimenti
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