Glykolýza zahrnuje biokatalyticky řízený rozklad jednoduchých cukrů, jako je D-glukóza u lidí a téměř ve všech mnohobuněčných organismech. Proces degradace a přeměny glukóza na pyruvát probíhá v deseti po sobě jdoucích krocích a může nastat za aerobních i anaerobních podmínek. Glykolýza se používá k výrobě energie a pyruvát poskytuje počáteční prekurzor pro biochemickou syntézu určitých látek. Rozpis vyššího řádu sacharidy (polysacharidy) také podléhá glykolýze poté, co se rozdělí na jednoduché cukry.
Co je glykolýza?
Glykolýza je centrální metabolický proces pro rozpad jednoduchého cukr D-glukóza a vyskytuje se v buňkách v cytosolu, tekuté části buněčné plazmy. Glykolýza je centrální metabolický proces pro rozpad jednoduchého cukr D-glukóza a probíhá uvnitř buněk v cytosolu, tekuté části buněčné plazmy. Proces degradace probíhá v 10 po sobě jdoucích enzymaticky řízených jednotlivých krocích. Konečné produkty celkem vyvážit z glykolýzy na molekulu glukózy jsou 2 pyruvát molekuly, 2 ATP nukleotidy a 2 NADH nukleotidy. 10 jednotlivých kroků lze rozdělit do dvou fází, přípravné fáze od kroku 1 do kroku 5 a amortizační fáze od kroku 6 do 10. Přípravná fáze je energeticky negativní pro metabolismus, takže energie musí být dodávána ve formě 2 ATP. Pouze amortizační fáze je energeticky pozitivní, což má za následek čistý energetický zisk ve formě 2 nukleotidů ATP a 2 nukleotidů NADH. V každém z prvních dvou kroků glykolýzy, 2 fosfát skupiny jsou přeneseny na glukózu odvozenou od 2 nukleotidů ATP (adenosin trifosfát), které se tak přeměňují na nukleotidy ADP (adenosindifosfát). Zatímco glykolýza až do tvorby pyruvátu je nezávislá na tom, zda převládají oxické (aerobní) nebo anoxické (anaerobní) podmínky, další metabolismus pyruvátu závisí na tom, zda kyslík je k dispozici nebo ne. Přísně vzato však další procesy degradace a přeměny již nejsou součástí glykolýzy.
Funkce a úkol
Glykolýza je jedním z nejdůležitějších a nejběžnějších centrálních metabolických procesů, ke kterým dochází v buňce. Úkolem a funkcí glykolýzy je energetická a materiální metabolizace jednoduchých látek cukr D-glukóza. Nosičem energie a dodavatelem energie v tomto procesu je ATP, který je získáván v průběhu roku energetický metabolismus dodávkou energie a přenosem a fosfát skupina k nukleotidu ADP. Trasa přes ATP má tu výhodu, že se energie krátkodobě ukládá a neztrácí se rozptylem tepla. Kromě toho může být ATP transportován na krátké vzdálenosti do místa, kde je momentálně potřeba energie. Energeticky pozitivní glykolýza navíc poskytuje buňce pyruvát. Může být buď zaveden do citrátového cyklu a následného dýchacího řetězce pod „spotřebou“ kyslík za oxických podmínek v mitochondrie buněk pro další výrobu energie, nebo jej lze použít jako výchozí materiál pro syntézu požadovaných látek. V citrátovém cyklu CO2 (uhlík oxid uhličitý) a H2O (voda) se vyrábějí jako hlavní produkty rozkladu. Energie uvolněná během oxidačního procesu se používá v dýchacím řetězci k fosforylaci ADP na ATP, a tak se na krátkou dobu uchovává. Úplná degradace glukózy na voda a uhlík oxid uhličitý s přídavkem kyslík je energeticky produktivnější, ale má tu nevýhodu, že může probíhat pouze za oxických podmínek, tj. za podmínek, za kterých je molekulární kyslík dostupný v dostatečném množství. Když se od kosterních svalů vyžaduje vysoký výkon, je dodávka kyslíku do svalových buněk příliš pomalá, takže musí čerpat potřebnou energii z glykolýzy. Další výhoda glykolýzy spočívá v její vysoké rychlosti procesu, která dosahuje násobku konverzního poměru v citrátovém cyklu.
Nemoci a nemoci
Glykolýza ztělesňuje jeden z nejstarších a nejstabilnějších metabolických procesů živých organismů v historii evoluce. Je pravděpodobné, že glykolýza byla vyvinuta jako jeden ze základních metabolických procesů již před 3.5 miliardami let, dlouho před vývojem mnohobuněčných organismů, protože všechny živé organismy jsou schopné glykolýzy a využívají ji k výrobě energie. Existuje jen několik známé poruchy nebo nemoci, které jsou výslovně kauzálně spojeny s poruchou glykolýzy. Porušení primárně v průběhu glykolýzy vést k vážným účinkům v červené barvě krev buňky (erytrocyty). Protože neobsahují mitochondrie, jsou závislé na dodávce energie glykolýzou. Dojde-li k narušení dodávky energie, dojde k hemolýze, tj. Membránám erytrocyty rozpustit a hemoglobin přechází přímo do séra. Obvykle existuje nedostatek enzymu pyruvátkinázy, takže je proces glykolýzy přerušen. Další příčina vedoucí k podobným příznakům může být způsobena erytrocyty sami, pokud nemají dostatek potřebného enzymu KKR (izoenzym pyruvátkinázy). Taruiova choroba (Taruiova choroba) je jednou z mála nemocí, které způsobují přímé narušení procesu glykolýzy. Jedná se o onemocnění ukládání glykogenu. Přebytek glukózy v krev sérum je tělem dočasně přeměněno na polymerní cukry (glykogen), které jsou později přeměněny zpět na glukózu, pokud je potřeba je metabolizovat (metabolizovat) glykolýzou. V případě Taruiho choroby je v důsledku dědičného genetického defektu nedostatek fosfofruktokinázy, enzymu, který způsobuje fosforylaci a přeměnu glukózy na fruktóza-1,6-bifosfát (3. krok v rámci glykolýzy). Nedostatek enzymu způsobuje přerušení glykolýzy, takže kosterní svaly nejsou správně zásobovány energií. Bolestivé svalové křeče a hemolytické anémie, rozpuštění červené membrány krev buňky.
