Zweite Phase der Glykolyse

«Erste Schritte der Glykolyse

Das erste Enzym, das in der zweiten Phase der Glykolyse verwendet wird, ist das Glyceraldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase; Dehydrogenasen sind Enzyme, die die Übertragung von Reduktionskraft von einem reduzierenden Molekül, das auf ein anderes reduziertes Molekül oxidiert (Redoxreaktion), katalysieren.Die Substrate dieses Enzyms sind NAD (Nicotidamidadenindinukleotid) und FAD (Flavinadenindinukleotid).
In diesem Schritt katalysiert die Dehydrogenase die Umwandlung von Glycerinaldehyd-3-phosphat in 1,3-Bisphosphoglycerat: Am gleichen katalytischen Zentrum wird die Aldehydgruppe zu Carboxyl oxidiert mit anschließender Reduktion von NAD + zu NADH und anschließend ist die Carboxylgruppe in der Lage um eine Anhydridbindung mit einem Orthophosphat zu bilden. Der erste Prozess ist sehr exergonisch (er setzt Energie frei), während der zweite sehr exergonisch ist (er benötigt Energie); gäbe es kein katalytisches Zentrum, würde die globale Reaktion nicht stattfinden: Die erste Reaktion würde unter Freisetzung von Energie ablaufen, die als Wärme abgegeben würde und daher nicht für die Bildung der Anhydridbindung nutzbar wäre.

Nach der Bildung von 1,3-Bisphosphoglycerat nimmt das Enzym seine Ausgangsstruktur wieder an und ist bereit, auf ein neues Substrat einzuwirken.

Dann kommt die Phosphoglyceratkinase die die Übertragung eines Phosphoryls von 1,3-Bisphosphoglycerat auf ein ADP-Molekül ermöglicht; wir haben ATP erhalten (ein ATP für jedes Molekül Glyceraldehyd-3-phosphat, also zwei ATPs für jedes anfängliche Glucosemolekül), das den Energieaufwand von die erste Phase der Glykolyse.
Das Arsenatanion (AsO43-) beeinflusst den glykolytischen Weg, da es das Phosphat in der ersten Reaktion der zweiten Phase der Glykolyse ersetzen kann, wodurch 1-Arsenio-3-phosphoglycerat entsteht, das sehr instabil ist und sobald es frei von den Katalysatoren ist hydrolysiert, wodurch das "Arsenat" in den Kreislauf zurückkehrt. Daher ahmt das Arsenat die Wirkung des Phosphats nach und dringt in das katalytische Zentrum ein: In Gegenwart des Arsenats findet die Reaktion zur Bildung von ATP (von 1,3-Bisphosphoglycerat zu 3-Phosphoglycerat) nicht statt, da das 3-Phosphatglyceraldehyd wird direkt in 3-Phosphoglycerat umgewandelt, da kein ATP verfügbar ist, sterben Zellen ab (Arsensäurevergiftung).

In der dritten Reaktion der oxidativen Phase wird 3-Phosphoglycerat durch Einwirkung von . in 2-Phosphoglycerat umgewandelt Phosphoglyceratmutase; die Reaktion beinhaltet ein 2,3-Bisphosphoglycerat-Zwischenprodukt.

Im nächsten Schritt greift ein Enzym ein Enolase welches in der Lage ist, die Eliminierung eines Wassermoleküls aus dem kohlenstoffhaltigen Grundgerüst des 2-Phosphoglycerats zu katalysieren, wodurch das pyrivierte Phosphoenol (PEP) erhalten wird;

PEP hat ein hohes Potenzial zur Übertragung eines Phosphoryls: Es überträgt durch die Wirkung eines Enzyms Pyruvatkinase, ein Phosphoryl zu einem ADP, um ATP zu ergeben, im fünften Schritt der zweiten Phase, um Pyruvat zu erhalten.

2-Phosphoglycerat und 3-Phosphoglycerat haben eine geringe Phosphorylübertragungsleistung, daher wird zur Gewinnung von ATP aus diesen Molekülen 3-Phosphoglycerat während der Glykolyse in 2-Phosphoglycerat umgewandelt, da es aus letzterem gewonnen wird Arten mit hohem Transferpotential.

Bevor wir fortfahren, öffnen wir eine Klammer zu 2,3-Bisphosphoglycerat; letzteres ist in allen Zellen vorhanden, in denen die Glykolyse in sehr geringer Konzentration auftritt (es ist das Zwischenprodukt der dritten Reaktion der zweiten Phase der Glykolyse). In Erythrozyten hingegen hat 2,3-Bisphosphoglycerat eine stationäre Konzentration von 4-5 mM (Höchstkonzentration), weil sie ein enzymatisches Erbe besitzen, das die Aufgabe hat, es zu produzieren; in Erythrozyten erfolgt eine Abweichung von der Glykolyse zur Bildung von 2,3-Bisphosphoglycerat: 1,3-Bisphosphoglycerat wird durch die Wirkung von . in 2,3-Bisphosphoglycerat umgewandelt Bisphosphoglyceratmutase (Erythrozyten) und 2,3-Bisphosphoglycerat, durch die Wirkung von Bisphosphoglyceratphosphatase (Erythrozyten) wird zu 3-Phosphoglycerat. Anschließend wird in den Erythrozyten ein Teil des aus der Glykolyse gewonnenen 1,3-Bisphosphoglycerats in 2,3-Bisphosphoglycerat umgewandelt, das dann als 3-Phosphoglycerat in den glykolytischen Weg zurückkehrt, der dritte Schritt der oxidativen Phase von die Glykolyse, aus der ATP gewonnen wird.Die verlorene ATP-Menge ist der Preis, den ein Erythrozyten zu zahlen bereit ist, um die Konzentration von 2,3-Bisphosphoglycerat zu halten, die diese Zellen benötigen, da es die Fähigkeit des "Hämoglobins, Sauerstoff zu binden" beeinflusst.
Wir haben gesehen, dass in der ersten Reaktion der zweiten Phase der Glykolyse das NAD + zu NADH reduziert wird, aber es ist notwendig, dass das NADH nach der Gewinnung des Pyruvats wieder in NAD + umgewandelt wird: Dies geschieht bei der Milchsäuregärung (Laktat wird gewonnen) oder durch alkoholische Gärung (eine Pyruvat-Decarboxylase, die Pyruvat decarboxyliert, und eine Dehydrogenase, die Ethanol bildet, kommen ins Spiel); Fermentationen beinhalten keinen Sauerstoff (Anaerobier).
Durch die Milchsäuregärung reichert sich Milchsäure, wenn sie nicht ausreichend entsorgt wird, in den Muskeln an und führt unter Freisetzung von H + zu einer unwillkürlichen Muskelkontraktion und damit zu Krämpfen; ein Muskel bei starker Belastung kann auch einen minimalen pH-Wert von 6,8 erreichen.
Durch den Cori-Zyklus wird ein Teil der Muskelermüdung auf die Leber übertragen, wenn der Muskel überlastet ist. Angenommen, der Muskel arbeitet ohne Sauerstoffzufuhr (falsche Annahme): arbeitet der Muskel mäßig, wird das für die Kontraktion benötigte ATP ausschließlich durch die Glykolyse bereitgestellt Wenn die Aktivität des Muskels zunimmt und zusätzliches ATP benötigt wird, beschleunigen Sie den aeroben Stoffwechsel, umwandeln Laktat, das so entsorgt wird, in Glukose. In Wirklichkeit verwertet der Muskel den aeroben Stoffwechsel: Ist Sauerstoff vorhanden, verwertet der Muskel vor allem das vom aeroben Stoffwechsel bereitgestellte ATP und wenn kein Sauerstoff mehr zur Verfügung steht, wird der anaerobe Stoffwechsel durch den Cori-Zyklus beschleunigt Dieser Zyklus geht davon aus, dass Laktat vom Muskel in die Leber transportiert wird, wo durch Energieaufwand mehr Glukose produziert wird, die in den Muskel zurückkehrt.Durch diesen Zyklus wird ein Teil des im Muskel verbrauchten ATP von der Leber geliefert, die durch den Gluconeogenese-Prozess in der Lage ist, Glukose zu produzieren, die vom Muskel zur Gewinnung von ATP verwendet werden kann.
Der bisher beschriebene Glukosestoffwechsel beinhaltet keinen Sauerstoff, aber der aerobe Glukosestoffwechsel ermöglicht es, 17-18 mal höhere ATP-Mengen zu erhalten als der glykolytische Weg, also wenn die Zelle die Möglichkeit hat, zwischen aerob und ed zu wählen anaerob, bevorzugt erstere.
Beim aeroben Stoffwechsel dringt Pyruvat in die Mitochondrien ein, wo es Umwandlungen unterliegt und schließlich Kohlendioxid und Wasser gewonnen werden; auf diese Weise werden 34 Moleküle ATP für jedes Molekül abgebauter Glukose erhalten.