AEROBIC GLYCOLYSIS: GLYCOLYTIC REAKSYON AT MGA TAGAPAMAGITAN - BIOLOGY - 2026

Ang aerobic glycolysis o aerobic na tinukoy bilang ang paggamit ng labis na glucose ay hindi naproseso ng oxidative phosphorylation sa pagbuo ng mga produktong "pagbuburo", kahit na sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na konsentrasyon ng oxygen at sa kabila ng pagbagsak ng kahusayan ng enerhiya.

Karaniwan itong nangyayari sa mga tisyu na may mataas na proliferative rate, na ang pagkonsumo ng glucose at oxygen ay mataas. Ang mga halimbawa nito ay mga cells ng tumor sa cancer, ilang mga selula ng parasitiko sa dugo ng mga mammal at kahit na mga selula sa ilang mga lugar ng utak ng mga mammal.

Glycolytic pathway (Pinagmulan:] sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang enerhiya na nakuha ng catabolism ng glucose ay na-conserve sa anyo ng ATP at NADH, na ginagamit sa ibaba ng agos sa iba't ibang mga metabolic path.

Sa panahon ng aerobic glycolysis, ang pyruvate ay nakadirekta patungo sa cycle ng Krebs at ang chain ng transportasyon ng elektron, ngunit naproseso din ito sa pamamagitan ng landas ng pagbuburo para sa pagbabagong-buhay ng NAD + nang walang karagdagang paggawa ng ATP, na nagtatapos sa pagbuo ng lactate.

Ang aerobic o anaerobic glycolysis ay nangyayari lalo na sa cytosol, maliban sa mga organismo tulad ng trypanosomatids, na nagtataglay ng dalubhasang mga glycolytic organelles na kilala bilang mga glycosome.

Ang Glycolysis ay isa sa mga kilalang metabolic path. Ito ay ganap na na-formulate noong 1930s nina Gustav Embden at Otto Meyerhof, na nag-aral ng landas sa mga cell ng kalamnan ng kalamnan. Gayunpaman, ang aerobic glycolysis ay kilala bilang ang epekto ng Warburg mula noong 1924.

Mga reaksyon

Ang aerobic catabolism ng glucose ay nangyayari sa sampung enzymatically catalyzed na mga hakbang. Isinasaalang-alang ng maraming mga may-akda na ang mga hakbang na ito ay nahahati sa isang yugto ng pamumuhunan ng enerhiya, na naglalayong dagdagan ang nilalaman ng libreng enerhiya sa mga tagapamagitan, at isa pang kapalit at ang pagkakaroon ng enerhiya sa anyo ng ATP.

Phase ng pamumuhunan ng enerhiya

1-Phosphorylation ng glucose sa glucose 6-phosphate na catalyzed ng hexokinase (HK). Sa reaksyon na ito, ang isang molekula ng ATP ay nababaligtad para sa bawat molekulang glucose, na kumikilos bilang isang donor ng pospek. Nagbubunga ito ng glucose 6-phosphate (G6P) at ADP, at ang reaksyon ay hindi maibabalik.

Ang enzyme ay kinakailangang mangailangan ng pagbuo ng isang kumpletong Mg-ATP2- para sa operasyon nito, na ang dahilan kung bakit nangangailangan ito ng mga magnesium ion.

2-Isomerization ng G6P sa fructose 6-phosphate (F6P). Hindi ito kasangkot sa paggasta ng enerhiya at ito ay isang mababalik na reaksyon na na-catalyzed ng phosphoglucose isomerase (PGI).

3-Phosphorylation ng F6P sa fructose 1,6-bisphosphate na catalyzed sa pamamagitan ng phosphofructokinase-1 (PFK-1). Ang isang molekula ng ATP ay ginagamit bilang donor group na phosphate at ang mga produkto ng reaksyon ay F1,6-BP at ADP. Salamat sa halaga nito ng ∆G, ang reaksyon na ito ay hindi maibabalik (tulad ng reaksyon 1).

4-Catalytic breakdown ng F1,6-BP sa dihydroxyacetone phosphate (DHAP), isang ketosis, at glyceraldehyde 3-phosphate (GAP), isang aldose. Ang enzyme aldolase ay responsable para sa nababaligtad na kondensasyon ng aldol.

Ang 5-Triose phosphate isomerase (TIM) ay may pananagutan sa interconversion ng triose phosphate: DHAP at GAP, nang walang karagdagang pag-input ng enerhiya.

Phase ng pagbawi ng enerhiya

Ang 1-GAP ay na-oxidized ng glyceraldehyde 3-pospeyt dehydrogenase (GAPDH), na nagpapatunay sa paglipat ng isang pangkat na pospeyt sa GAP upang mabuo ang 1,3-bisphosphoglycerate. Sa reaksyong ito, dalawang molekula ng NAD + ay nabawasan sa bawat molekula ng glucose, at ginagamit ang dalawang molekula ng hindi organikong pospeyt.

Ang bawat NADH na ginawa ay dumadaan sa electron transport chain at 6 ATP molecules ay synthesized ng oxidative phosphorylation.

Ang 2-Phosphoglycerate kinase (PGK) ay naglilipat ng isang pangkat na phosphoryl mula sa 1,3-bisphosphoglycerate hanggang ADP, na bumubuo ng dalawang ATP at dalawang 3-phosphoglycerate (3PG) na mga molekula. Ang prosesong ito ay kilala bilang pang-substrate-level na phosphorylation.

Ang dalawang molekulang ATP na natupok sa mga reaksyon ng HK at PFK ay pinalitan ng PGK sa hakbang na ito sa daanan.

Ang 3-3PG ay na-convert sa 2PG sa pamamagitan ng phosphoglycerate mutase (PGM), na nagpapatunay sa pag-aalis ng pangkat na phosphoryl sa pagitan ng carbon 3 at 2 ng gliserate sa dalawang maaaring baligtarin. Ang magnesium ion ay kinakailangan din ng enzyme na ito.

Ang 4-Isang reaksyon ng pag-aalis ng tubig na nabalisa ng enolase ay nagko-convert ng 2PG sa phosphoenolpyruvate (PEP) sa isang reaksyon na hindi nangangailangan ng pamumuhunan ng enerhiya, ngunit bumubuo ng isang compound na may mas malaking potensyal na enerhiya para sa paglipat ng pangkat na pospeyt kalaunan.

5-Sa wakas, ang pyruvate kinase (PYK) ay nagpapahalaga sa paglipat ng pangkat na phosphoryl sa PEP sa isang molekula ng ADP, na may kasabay na paggawa ng pyruvate. Ang dalawang molekulang ADP ay ginagamit bawat molekulang glucose at 2 na mga molekula ng ATP. Gumagamit ang PYK ng potassium at magnesium ion.

Kaya, ang kabuuang ani ng enerhiya ng glycolysis ay 2 molekula ng ATP para sa bawat molekula ng glucose na pumapasok sa daanan. Sa ilalim ng mga kondisyon ng aerobic, ang kumpletong marawal na kalagayan ng glucose ay nagsasangkot sa pagkuha sa pagitan ng 30 at 32 na mga molekula ng ATP.

Fate ng mga glycolytic na tagapamagitan

Matapos ang glycolysis, ang pyruvate ay sumasailalim sa decarboxylation, gumagawa ng CO2 at nag-donate ng acetyl group sa acetyl coenzyme A, na kung saan ay na-oxidized din sa CO2 sa Krebs cycle.

Ang mga electron na inilabas sa panahon ng oksihenasyon na ito ay dinadala sa oxygen sa pamamagitan ng mga reaksyon ng chain chain ng mitochondrial, na sa huli ay nagtutulak ng synthesis ng ATP sa organelle na ito.

Sa panahon ng aerobic glycolysis, ang labis na pyruvate na ginawa ay pinoproseso ng enzyme lactate dehydrogenase, na bumubuo ng lactate at nagbabagong-buhay na bahagi ng NAD + natupok na mga hakbang hanggang sa glycolysis, ngunit walang pagbuo ng mga bagong molekulang ATP.

Lactate Dehydrogenase Mekanismo (Pinagmulan: Jazzlw sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Bilang karagdagan, ang pyruvate ay maaaring magamit sa mga proseso ng anabolic na humantong sa pagbuo ng amino acid alanine, halimbawa, o maaari rin itong kumilos bilang isang balangkas para sa synthesis ng mga fatty acid.

Tulad ng pyruvate, ang produkto ng pagtatapos ng glycolysis, marami sa mga reaksyon ng tagapamagitan ay nagsisilbi sa iba pang mga function sa catabolic o anabolic pathway na mahalaga sa cell.

Ganoon ang kaso ng glucose 6-phosphate at ang landas ng pentose phosphate, kung saan nakuha ang mga tagalikha ng ribose sa mga nucleic acid.

Mga Sanggunian

1. Akram, M. (2013). Mini-pagsusuri sa Glycolysis at cancer. J. Canc. Nagturo., 28, 454–457.
2. Esen, E., & Long, F. (2014). Aerobic Glycolysis sa Osteoblast. Curr Osteoporos Rep, 12, 433–438.
3. Haanstra, JR, González-Marcano, EB, Gualdrón-López, M., & Michels, PAM (2016). Biogenesis, pagpapanatili at dinamika ng glycosomes sa mga parasito ng trypanosomatid. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Cell Research, 1863 (5), 1038–1048.
4. Jones, W., & Bianchi, K. (2015). Aerobic glycolysis: lampas sa paglaganap. Mga Frontier sa Immunology, 6, 1–5.
5. Kawai, S., Mukai, T., Mori, S., Mikami, B., & Murata, K. (2005). Hypothesis: mga istruktura, ebolusyon, at ninuno ng mga kinases ng glucose sa pamilyang hexokinase. Journal of Bioscience and Bioengineering, 99 (4), 320–330.
6. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Mga Prinsipyo ng Lehninger ng Biochemistry. Mga Edisyon ng Omega (Ika-5 ed.).