glycolysis

Det glycolysis indeholder hos mennesker og i næsten alle flercellede organismer en biokatalytisk kontrolleret nedbrydning af enkle sukkerarter, såsom D-glukose.

Processen med nedbrydning og omdannelse af glukose til pyruvat foregår i ti på hinanden følgende trin og kan finde sted lige under aerobe og anaerobe forhold.

Glykolyse bruges til at generere energi, og pyruvat giver et første indledende trin til biokemisk syntese af visse stoffer. Opdelingen af ​​kulhydrater af højere kvalitet (flere sukkerarter) gennemgår også glykolyse efter at have været opdelt i enkle sukkerarter.

Hvad er glycolyse?

Glykolyse er en central metabolisk proces til nedbrydning af den enkle sukker D-glukose og finder sted inden i cellerne i cytosol, den flydende del af celleplasma.

Glykolyse er en central metabolisk proces til nedbrydning af den enkle sukker D-glukose og finder sted inden i cellerne i cytosol, den flydende del af celleplasma. Nedbrydningsprocessen finder sted i 10 på hinanden følgende enzymatisk kontrollerede individuelle trin. Slutprodukterne af den samlede balance fra glycolyse pr. Glukosemolekyle er 2 pyruvatmolekyler, 2 ATP-nukleotider og 2 NADH-nukleotider.

De 10 individuelle trin kan deles i to faser, forberedelsesfasen fra trin 1 til trin 5 og amortiseringsfasen fra trin 6 til 10. Forberedelsesfasen er energisk negativ for stofskiftet, så energi i form af 2 ATP skal tilføres. Kun amortiseringsfasen er energisk positiv, således at der i balance er en energiforøgelse i form af 2 ATP-nukleotider og 2 NADH-nukleotider.

I de første to trin i glycolyse overføres 2 phosphatgrupper til glukosen, der kommer fra 2 ATP-nukleotider (adenosintriphosphat), og som derved omdannes til ADP-nukleotider (adenosindiphosphat).

Mens glykolysen op til dannelsen af ​​pyruvatet er uafhængig af, om der er oxiske (aerobe) eller anoksiske (anaerobe) tilstande, er den yderligere metabolisme af pyruvat afhængig af, om der er ilt tilgængeligt eller ej. Strengt taget hører imidlertid den yderligere nedbrydeligheds- og konverteringsproces ikke længere til glykolyse.

Funktion & opgave

Glykolyse er en af ​​de vigtigste og hyppigste centrale metaboliske processer, der finder sted i en celle. Glykolysens opgave og funktion består i den energiske og materielle metabolisme af den enkle sukker D-glukose.

ATP, som opnås som en del af energimetabolismen med tilsætning af energi og overførsel af en fosfatgruppe til et ADP-nukleotid, fungerer som en energibærer og energileverandør. Ruten via ATP har den fordel, at energien lagres kort og ikke går tabt ved varmeafledning. Derudover kan ATP bringes til det sted, hvor energien er nødvendig over korte afstande.

Den energisk positive glykolyse giver også cellen pyruvat. Det kan enten introduceres i citronsyrecyklussen og den efterfølgende luftvejskæde ved at "konsumere" ilt under oxiske forhold i cellens mitokondrier til yderligere energiproduktion, eller det kan bruges som udgangsmateriale til syntese af krævede stoffer.

De vigtigste nedbrydningsprodukter i citronsyrecyklus er CO2 (kuldioxid) og H2O (vand). Den energi, der frigøres under oxidationsprocessen, bruges i luftvejskæden til at phosphorylere ADP til ATP og opbevares derfor i kort tid.

Den komplette nedbrydning af glukose til vand og carbondioxid med tilsætning af ilt er energisk mere produktiv, men har den ulempe, at det kun kan finde sted under oxiske forhold, dvs. under betingelser, under hvilke molekylært oxygen er tilgængeligt i tilstrækkelige mængder. Når der kræves høj ydeevne for knoglemusklerne, er iltforsyningen til muskelcellerne for langsom, så de er nødt til at trække den nødvendige energi fra glykolyse.

En anden fordel ved glykolyse er dens høje proceshastighed, der er mange gange omdannelseshastigheden inden citronsyrecyklus.

Sygdomme og lidelser

Glykolyse udgør en af ​​de ældste og mest stabile metaboliske processer af levende organismer i evolutionære termer. Glykolyse blev sandsynligvis dannet som en af ​​de grundlæggende metaboliske processer for 3,5 milliarder år siden, længe før udviklingen af ​​flercellede organismer, fordi alle organismer er i stand til glykolyse og bruger den til at generere energi.

Kun nogle få lidelser eller sygdomme er kendt, der eksplicit er forbundet med en glykolyseforstyrrelse. Forstyrrelser i glykolyseprocessen fører primært til alvorlige virkninger på de røde blodlegemer (erytrocytter).

Fordi de ikke indeholder mitokondrier, er de afhængige af energiforsyningen gennem glykolyse. Hvis energiforsyningen forstyrres, forekommer hæmolyse, dvs. erytrocyttes membraner opløses, og hæmoglobinet passerer direkte ind i serumet. Der er normalt en mangel i enzymet pyruvat-kinase, så glykolyseprocessen afbrydes.

En anden årsag, der fører til lignende symptomer, kan findes i selve erythrocytterne, hvis de ikke har det nødvendige enzym KKR (isoenzym af pyruvatkinase).

Tarui's sygdom (Tarui sygdom) er en af ​​de få sygdomme, der direkte forstyrrer glykolyseprocessen. Det er en glycogenlagringssygdom. Overskydende glukose i blodserum omdannes midlertidigt af kroppen til polymert sukker (glykogen), der senere omdannes til glucose efter behov for at blive metaboliseret via glykolyse.

I tilfælde af Tarui-sygdom fører en arvelig genetisk defekt til en mangel på phosphofructokinase, et enzym, der forårsager fosforylering og omdannelse af glukose til fructose-1,6-bifosfat (3. trin i glycolyse). Enzymmangel forårsager, at glycolyse afbrydes, så knoglemusklerne ikke forsynes ordentligt med energi.Smertefulde muskelspasmer og hæmolytisk anæmi, hvor de røde blodlegemer nedbrydes, udvikler sig.