Druga faza glikolize

«Prvi koraki glikolize

Prvi encim, uporabljen v drugi fazi glikolize, je gliceraldehid 3-fosfat dehidrogenaza; dehidrogenaze so encimi, ki katalizirajo prenos redukcijske moči iz redukcijske molekule, ki oksidira v drugo molekulo, ki se reducira (redoks -reakcija) .Substrati tega encima so NAD (nikotidamid -adenin -dinukleotid) in FAD (flavin -adenin -dinukleotid).
V tem koraku dehidrogenaza katalizira pretvorbo gliceraldehid 3-fosfata v 1,3-bisfosfoglicerat: na istem katalitičnem mestu se aldehidna skupina oksidira v karboksil s posledično redukcijo NAD + v NADH, nato pa lahko karboksilna skupina za tvorbo anhidridne vezi z ortofosfatom. Prvi proces je zelo eksergonski (sprošča energijo), drugi pa zelo eksergonski (potrebuje energijo); če ne bi bilo katalitičnega mesta, do globalne reakcije ne bi prišlo: prva reakcija bi se zgodila z sproščanjem energije, ki bi se razpršila kot toplota in ki zato ne bi bila uporabna za tvorbo anhidridne vezi.

Po tvorbi 1,3-bisfosfoglicerata encim obnovi svojo začetno strukturo in je pripravljen delovati na novem substratu.

Nato pride fosfoglicerat kinaza ki omogoča prenos fosforila iz 1,3-bisfosfoglicerata v molekulo ADP; dobili smo ATP (en ATP za vsako molekulo gliceraldehid 3-fosfata, torej dva ATP za vsako začetno molekulo glukoze), ki kompenzira porabo energije prva faza glikolize.
Arsenatni anion (AsO43-) vpliva na glikolitično pot, saj lahko nadomesti fosfat v prvi reakciji druge faze glikolize, pri čemer nastane 1-arsenio 3-fosfoglicerat, ki je zelo nestabilen in takoj, ko je brez katalitika mestu, hidrolizira in sprosti "arzenat, ki se vrne v obtok. Zato arzenat posnema delovanje fosfata in vstopi na katalitično mesto: v prisotnosti arzenata do reakcije, ki proizvaja ATP (od 1,3-bisfosfoglicerata do 3-fosfoglicerata), ne pride, ker 3-fosfat gliceraldehid se pretvori neposredno v 3-fosfoglicerat; brez ATP celice umrejo (zastrupitev z arzenovo kislino).

V tretji reakciji oksidativne faze se 3-fosfoglicerat pretvori v 2-fosfoglicerat z delovanjem fosfoglicerat mutaza; reakcija vključuje vmesni produkt 2,3-bisfosfoglicerata.

V naslednjem koraku poseže po encimu enolaza ki lahko katalizira izločanje molekule vode iz ogljikovega ogrodja 2-fosfoglicerata, s čimer se pridobi pirivirani fosfoenol (PEP);

PEP ima velik potencial za prenos fosforila: prenaša se z delovanjem encima piruvat kinaza, fosforil v ADP, da dobimo ATP, v peti stopnji druge faze, pridobivanje piruvata.

2-fosfoglicerat in 3-fosfoglicerat imata nizko prenosno moč fosforila, zato se za pridobivanje ATP iz teh molekul 3-fosfoglicerat med glikolizo pretvori v 2-fosfoglicerat, ker je pridobljen iz slednjega. vrste z visokim prenosnim potencialom.

Preden nadaljujemo, odprimo oklepaj za 2,3-bisfosfoglicerat; slednji je prisoten v vseh celicah, v katerih glikoliza poteka v zelo nizki koncentraciji (je vmesni del tretje reakcije druge faze glikolize). Po drugi strani pa ima v eritrocitih 2,3-bisfosfoglicerat stacionarno koncentracijo 4-5 mM (največja koncentracija), ker imajo encimsko dediščino, ki ima nalogo, da ga proizvede; v eritrocitih obstaja odstopanje od glikolize, da nastane 2,3-bisfosfoglicerat: 1,3-bisfosfoglicerat se pretvori v 2,3-bisfosfoglicerat z delovanjem bisfosfoglicerat mutaza (eritrocit) in 2,3-bisfosfoglicerat, z delovanjem bisfosfoglicerat fosfataza (eritrocit) postane 3-fosfoglicerat. Nato se v eritrocitih del 1,3-bisfosfoglicerata, pridobljenega z glikolizo, pretvori v 2,3-bisfosfoglicerat, ki se nato vrne na glikolitično pot kot 3-fosfoglicerat; pri tem je tretja stopnja oksidativne faze glikoliza, iz katere pridobivamo ATP. Količina izgubljenega ATP je cena, ki jo je eritrocit pripravljen plačati, da ohrani koncentracijo 2,3-bisfosfoglicerata, ki jo te celice potrebujejo, ker vpliva na sposobnost "hemoglobina, da veže" kisik.
Videli smo, da se v prvi reakciji druge faze glikolize NAD + zmanjša na NADH, vendar je nujno, da se po pridobitvi piruvata NADH ponovno pretvori v NAD +: to se zgodi z mlečno fermentacijo (dobimo laktat) ali z alkoholno fermentacijo (pridejo v poštev piruvat dekarboksilaza, ki dekarboksilira piruvat, in dehidrogenaza, ki tvori etanol); fermentacija ne vključuje kisika (anaerobi).
Zaradi mlečne fermentacije se mlečna kislina, če ni ustrezno odstranjena, nabira v mišicah in sprošča H +, povzroči nehoteno krčenje mišic in zato krče; mišica v močnem stresu lahko doseže tudi minimalni pH 6,8.
Skozi cikel Cori se del utrujenosti mišice prenese v jetra, ko je mišica preobremenjena. Predpostavimo, da mišica deluje brez oskrbe s kisikom (napačna predpostavka): če mišica deluje zmerno, se ATP, potreben za krčenje, zagotovi izključno z glikolizo. Če se aktivnost mišice poveča in je potreben dodaten ATP, pospešite aerobni metabolizem in pretvorite laktat, ki se tako odstrani, v glukozo. V resnici mišica izkorišča aerobno presnovo: če je kisik na voljo, mišica izkorišča predvsem ATP, ki ga zagotavlja aerobna presnova, in ko ni več kisika, se anaerobna presnova pospeši skozi cikel Cori .Ta cikel predvideva, da se laktat prenaša iz mišice v jetra, kjer se z porabo energije proizvede več glukoze, ki se vrne v mišico. Skozi ta cikel del ATP, porabljen v mišici, dovajajo jetra, ki, skozi proces glukoneogeneze lahko proizvede glukozo, ki jo mišice lahko uporabijo za pridobivanje ATP.
Doslej opisana presnova glukoze ne vključuje kisika, vendar aerobna presnova glukoze omogoča pridobitev 17-18-krat večjih količin ATP kot tista, pridobljena z glikolitično potjo, torej, kadar ima celica možnost izbire med aerobno in ed. anaerobe, daje prednost prvemu.
Pri aerobni presnovi piruvat vstopi v mitohondrije, kjer se podvrže transformacijam in sčasoma dobimo ogljikov dioksid in vodo; na ta način dobimo 34 molekul ATP za vsako molekulo razgrajene glukoze.