У цій статті ми детально розглянемо аеробний гліколіз, його процеси, розберемо стадії і етапи. Ознайомимося з анаеробним окисленням глюкози, дізнаємося про еволюційних видозміни даного процесу та визначимо його біологічне значення.

Що таке гліколіз

Гліколіз – це одна з трьох форм окислення глюкози, при якому сам процес окислення супроводжується виділенням енергії, яка запасається в НАДН і АТФ. В процесі гліколізу з молекули глюкози отримують дві молекули піровиноградної кислоти. Гліколіз - це процес, який відбувається під впливом різноманітних біологічних каталізаторів – ферментів. Головним окислювачем служить кисень – Про 2 однак процеси гліколізу можуть протікати і в його відсутність. Такий вид гліколізу називають – анаеробний гліколіз.

Процес гліколізу при відсутності кисню

Анаеробний гліколіз – ступінчатий процес окислення глюкози, при якому глюкоза окислюється не повністю. Утворюється одна молекула піровиноградної кислоти. А з енергетичної точки зору, гліколіз без участі кисню (анаеробний) є менш вигідним. Однак при надходженні кисню в клітину анаеробний процес окислення може перетворюватися в аеробний і протікати в повноцінної формі.

Механізми гліколізу

Процес гліколізу - це розкладання шестиуглеродной глюкози на піруват трехуглеродний у вигляді двох молекул. Сам процес поділяється на 5 етапів підготовки і 5 етапів, при яких запасається енергія в АТФ. Процес гліколізу з 2 стадій і 10 етапів виглядають наступним чином:

1 стадія, етап 1 – фосфорилювання глюкози. По шостому атому вуглецю в глюкозі, сам сахарид активують через фосфорилювання.

Етап 2 – ізомеризація глюкози-6-фосфату. На цьому етапі фосфоглюкозоимераза каталітичний звертає глюкозу в фруктозу-6-фосфат.

Етап 3 – Фруктоза-6-фосфат та її фосфорилювання. Цей етап полягає в утворенні фруктозо-16-дифосфату (альдолаза) шляхом впливу фосфофруктокинази-1 яка супроводжує фосфорильную групу від аденозинтрифосфорної кислоти до молекули фруктози.

Етап 4 – це процес розщеплення альдолази з утворенням двох молекул триозофосфата, а саме эльдози і кетози.

Етап 5 – триозофосфати і їх ізомеризація. На цьому етапі глицеральдегид-3-фосфат відправляється на наступні етапи розщеплення глюкози, а дигидроксиацетонфосфат переходить у форму глицеральдегид-3-фосфату під впливом ферменту.

2 стадія, етап 6 (1) – Глицеральдегид-3-фосфат і його окислення – етап у якому дана молекула окислюється і фосфорилюється до дифосфоглицерата-13.

Етап 7 (2) – спрямований на перенесення групи фосфатів на АДФ з 13-дифосфоглицерата. Кінцевими продуктами цього етапу є утворення 3-фосфоглицерата і АТФ.

Етап 8 (3) – перехід від 3-фосфоглицерата в 2-фосфоглицерат. Цей процес відбувається під впливом ферменту фосфоглицератмутаза. Обов'язковою умовою протікання хімічної реакції є наявність магнію (Mg).

Етап 9 (4) – 2 фосфоглицерта дегидратируется.

Етап 10 (5) – АДФ і ФЕП переносяться фосфати, отримані в результаті проходження попередніх етапів. Енергія з фосфоэнулпировата переноситься на АДФ. Для протікання реакції необхідно наявність іонів калію (K) і магнію (Mg).

Видозмінені форми гліколізу

Процес гліколізу здатний супроводжуватися додатковою виробленням 13 і 23-бифосфоглицератов. 23-фосфоглицерат під впливом біологічних каталізаторів здатний повертатися в гліколіз і переходити у форму 3-фосфоглицерата. Роль даних ферментів різноманітна, наприклад, 23-бифосфоглицерат, перебуваючи в гемоглобіні, змушує кисень переходити в тканини, сприяючи дисоціації і знижуючи спорідненість Про 2 і еритроцитів. Багато бактерії змінюють форми гліколізу на різних етапах, скорочуючи їх загальна кількість або видозмінюючи їх під впливом різних ферментів. Невелика частина анаеробів має інші методи вуглеводного розкладання. Багато термофили мають лише 2 ферменту гліколізу, це енолаза і пируваткиназа.

Глікоген і крохмаль, дисахариди та інші види моносахаридів

Аеробний гліколіз - це процес, властивий і іншим видам вуглеводів, а конкретно він притаманний крохмалю, глікогену, більшості дисахаридів (маноза, галактоза, фруктоза, сахароза та інші). Функції всіх видів вуглеводів в цілому спрямовані на отримання енергії, але можуть відрізнятися специфікою свого призначення, використання і т. д. Наприклад, глікоген піддається гликогенезу, що по суті, є фосфолитическим механізмом, спрямованим на отримання енергії при розщепленні глікогену. Сам же глікоген може запасатися в організмі як резервне джерело енергії. Так, наприклад, глюкоза, що отримується під час прийому їжі, але не усвоившаяся мозком, накопичується в печінці і буде використана при нестачі глюкози в організмі з метою захистити індивід від серйозних збоїв гомеостазу.

Значення гліколізу

Гліколіз - це унікальний, але не єдиний вид окислення глюкози в організмі, клітці як прокаріотів, так і еукаріотів. Ферменти гліколізу є водорозчинними. Реакція гліколізу в деяких тканинах і клітинах може відбуватися тільки таким чином, наприклад, у мозку і клітини нефронів печінки. Інші способи окислення глюкози в цих органах не використовуються. Однак не скрізь функції гліколізу однакові. Наприклад, жирові тканини і печінки у процесі травлення видобувають необхідні субстрати з глюкози для синтезу жирів. Багато рослини використовують гліколіз як спосіб видобутку основної частини енергії.