Гліколіз

Гліколіз

Перша реакція.
Глюкоза потрапляє в клітину за допомогою особистого канала-переносника(GLUT , для кращого розуміння - Метаболізм вуглеводів перша частина) , але цей ГЛЮТ може і впускати і випускати глюкозу з клітини , тому для того,щоб запобігти втечі нашої новоприбулої глюкози - ми можемо вчепити на неї фосфатну групу(PO4-, фосфатна група заряджена негативно , і таким чином глюкоза з фосфатом не буде здатна втікти з клітини.По-перше ,тому-що вона буде трохи модифікована і не буде ідеальним "субстратом" для ГЛЮТ , а по-друге,клітинна мембрана не охоче випускає негативно заряджені речовини).Фермент який чіпляє фосфат може бути різним в залежності від тканини - є 4 ферменти - Гексокіназа І , ІІ , ІІІ , ІV.Особливою є тільки Гексокіназа IV , її ще називають Глюкокіназою , так як цей фермент можна знайти тільки в печінці та підшлунковій залозі(трохи детальніше буде описано в регуляції).А всі інші Гексокінази можна знайти всюди.
Отже, маємо:

Важливим є те , що ця реакція не обернена, тобто, цей фермент не може перетворити Глюкозу-6-фосфат назад в Глюкозу. Далі дивіться уважно , тому-що деякі реакції обернені (<----->).
Друга реакція.
Наступним кроком буде перетворення глюкози-6-фосфат в фруктозу-6-фосфат за допомогою фермента Фосфоглюкомутази.

Наступним кроком буде додавання ще одного фосфату до нашої фруктози-6-фосфат за допомогою фермента Фосфофруктокіназа.

Четверта реакція.

Так , можна сказати що ми закінчили "підготовчий" етап гліколізу, в результаті маємо фруктозу-1,6-біфосфат.
Тепер нам потрібно розділити нашу Фруктозу-1,6-P(фосфат) на дві молекули - Дигідроацетонфосфат та Гліцеральдегід-3-фосфат за допомогою фермента Альдолази.

Цікавим є те, що працювати ми будемо тільки з Гліцеральдегідом-3-Ф, тому-що тільки він здатний далі іти по реакції гліколізу, а Дигідроацетонфосфат перейде в Гліцеральдегід-3-Ф за допомогою фермента Тріоза-фосфат-ізомераза.Тому можна так би мовити, що в результаті розпаду глюкози-1,6-Ф отримуємо дві молекули Гліцеральдегід-3-Ф.
П'ята реакція.
Продовжуємо, Гліцеральдегід-3-Ф під дією фермента Гліцеральдегід-3-Ф дегідрогеназа(DH) перетворюється в 1,3-біфосфогліцерат, при цьому фосфатна група замінює гідроген в молекулі гліцеральдегіду, і ось цей гідроген слугує як відновник для молекули NAD+ , але атом гідрогену має один протон та один електрон , тому ми отримаємо NADH/H+(один електрон піде на відновлення NAD+ , а один протон просто залишиться в цитоплазмі).

Далі 1,3-біфосфогліцерат під дією ферменту Фосфогліцерат кінази втрачає одну фосфатну групу, яка переходить на АДФ - виходить АТФ

Сьома реакція.

Далі, фермент фосфогліцерат мутаза перекидує фосфат з 3-го положення в 2-ге

Восьма реакція.
2-фосфогліцерат за допомогою ферментуЕнолази переходить в фосфоенолпіруват.

Дев'ята реакція.
Останній крок , фермент піруват кіназа відщепляє фосфат від фосфоенолпірувату , переносить його на АДФ - утворюється АТФ

Тепер шлях пірувата стає неоднозначним: за аеробних умов піруват піде в мітохондрію, де перетвориться в ацетил-КоА, який вступить в цикл Кребса для подальшої продукції АТФ та NADH(остання молекула в реакції окислювального фосфорилювання окисниться до NAD⁺), а ось за анаеброних умов(недостаток кисню, гіпоксія) піруват відновиться(прийме електрон) до молочної кислоти(лактату) за допомогою ферменту лактат дегідрогеназа.
Та молекула NADH, яка утворилась в п'ятій реакції(гліцеральдегід-3-фосфат окиснився до 3-фосфогліцерату) жертвує своїм електроном для пірувату, внаслідок чого і утворюється молочна кислота та NAD⁺, таким чином у нас відбувається "циркуляція" нікотинамідуаденіндинуклеотиду(NAD) від відновленої до окисненої форми, що дуже важливо для клітини, тому-що накопичення NADH гальмує всі енергоутворюючі процеси.

Таким чином , за рахунок того,що у нас формально утворюється 2 молекули Гліцеральдегіду-3-P , ми можемо сказати , що ці реакції проходять двічі.В результаті маємо:

• 4 молекули АТФ всього ( за два цикли "другого" етапу гліколізу) , а використали ми дві молекули на самому початку.Тому маємо 2 "чистих" молекул АТФ.
• 2 молекули NADH/H+ , які потім знадобляться в Електрон-Транспортному-Ланцюзі.

Регуляція Гліколізу

Ну що ж, не будемо тут розглядати регулюцію експресії ГЛЮТ переносників , про це буде окремо.
Якщо ми говоримо про Гексокінази І , ІІ , ІІІ ,то в основному мається на увазі м'язова тканина,так як там цих ферментів дуже багато.Цей фермент може регулюватись алостерично(коли якась речовина є регулятором),наприклад,глюкоза стимулює роботу цього ферменту , а продукт праці цього ферменту - глюкоза-6-фосфат навпаки,інгібує.Ну,потрібно зрозуміти,що якщо буде велика кількість якогось проміжного елементу гліколізу ,велика кількість АТФ , цитрату(проміжне в циклі Кребса), то гліколіз зупиниться(навіщо робити щось,якщо воно просто накопичується,в організмі повинен бути кругообіг).
Спочатку обговоримо глюкагон та інші гормони,які спричинюють гіперглікемію(адреналін,кортизол,стероїди) , коли вони зв'язуються з відповідним рецептом на клітинній мембрані - відбувається безліч реакцій,в результаті чого активується Протеінкіназа А , яка чіпляє фосфат на Гексокіназу,в результаті чого вона переходить в неактивну форму і переміщується до ядра.
Інсулін є потужним позитивним регулятором цього ферменту , коли він зв'язується з рецептором на клітинній мембрані ,то відбувається безліч реакцій(буде окрема стаття) , і в результаті активується Протеїн фосфатаза 1 , яка протилежно до ПротеїнКінази А забирає фосфат з ферменту,і Гексокіназа тепер виходить з ядра і приступає до роботи.
Також , алостеричними регуляторами є велика концентрація АМФ в клітині - стимулює роботу ферменту , велика концентрація АТФ - навпаки,інгібує.
Що ж стосується Глюкокінази,то вона трохи інша - вона не інгібується Глюкозой-6-Фосфат ,для роботи цього ферменту потрібна ВЕЛИКА концентрація глюкози , але як ця концентрація набирається,то вона починає переробляти глюкозу з неймовірною швидкістю.

Тепер переходимо до найбільш веселішої та трохи заплутаної частини всього цього дійства.
Тут звідкись з'являються ферменти , які називаються Фосфофруктокіназа ІІ та Фруктоза-2,6-біфосфатаза.Перший чіпляє фосфат до Фруктози-6-фосфат у друге положення , а останній його прибирає.Вся справа в тому,що Фруктоза-2,6-біфосфат(яка утворить в результаті роботи Фосфофруктокінази ІІ) є позитивним алостеричним регулятором Фосфофруктокінази І , відповідно,якщо Фосфофруктокіназа ІІ "пахає" як проклята,то буде багато Фруктози-2,6-P , і Фосфофруктокіназа також починає діяти.Також варто уточнити,що Фосфофруктокіназа ІІ та Фруктоза-2,6-Біфосфатаза є комплексом,тобто,зв'язані між собою.Тепер як це все регулюється.
Уже знайома нам ПротеїнКіназа А,яка з'являється в результаті дії глюкагону або інших гормонів , чіпляє Фосфат на цей комплекс ферментів , в результаті чого активізується Фруктоза-2,6-Біфосфатаза , і починає руйнувати Фруктозу-2,6-P , а маленька кількість цієї фруктози інгібує Фосфофруктокіназу І , в результаті чого гліколіз зупиняється.З інсуліном та ПротеїнФосфатазой все навпаки - фосфат з цього комплексу прибирається , і активізується Фосфофруктокіназа ІІ , яка продукує Фруктозу-2,6-P , що стимулює гліколіз.
Останній незворотній крок - Піруват Кіназа.Тут все просто - стимулює - ПротеїнФосфатаза та Фруктоза-1,6-P.Інгібітор - АТФ , Ацетил-Коа , ПротеїнКіназа А.