Glykolyse (Artikel) | Cellulär Atmung | Cannes Academy (2023)

Ugeholl, mir hunn Iech iLactobacillus acidophilus, frëndlech Bakterien déi Mëllech an Joghurt verwandelen, e Glukosemolekül. Wat géift Dir an d'Bakterien mat Äre Glukosemoleküle maachen?

Am Allgemengen wier de Metabolismus vu Glukos an enger vun Ären Zellen ganz anescht wéi dee vun enger anerer Zell.Lactobacillusënnerscheeden - kuckt ArtikelFermentatiounfir méi Detailer. Wéi och ëmmer, déi éischt Schrëtt wieren a béide Fäll d'selwecht: Dir an d'Bakterie missten d'Glukosemolekül an zwee opdeelen, wat an der Glykolyse geschitt.$^1$1Iwwerschrëft Start, 1, Iwwerschrëft Enn

StierwenGlykolyseet besteet aus enger Serie vu Reaktiounen, déi Energie aus Glukos extrahéieren andeems se se an zwee Molekülen opdeelt, jidderee mat dräi Kuelestoffatomer, genannt Pyruvaten. Glykolyse ass en antike metabolesche Wee, dat heescht datt et viru laanger Zäit evoluéiert ass an haut an de meeschte liewegen Organismen präsent ass.$^{2,3}$2,3initial supertitle, 2, virgula, 3, Enn vun supertitle

An Organismen déi cellulär Atmung ausféieren, ass Glykolyse déi éischt Stuf vun dësem Prozess. Wéi och ëmmer, Glykolyse erfuerdert kee Sauerstoff, a vill anaerobe Organismen - Organismen déi kee Sauerstoff benotzen - hunn och dëse Wee.

Glykolyse besteet aus zéng Schrëtt, an ofhängeg vun Ären Interessen - an de Coursen, déi Dir gemaach hutt - wëllt Dir vläicht all Schrëtt am Detail wëssen. Oder vläicht sicht Dir just no engem schnelle Resumé vun der Glykolyse, déi déi wichtegst Schrëtt a Prinzipien beliicht ouni d'Schicksal vun all eenzelnen Atom ze verfollegen. Loosst eis mat enger vereinfachter Versioun vun der Streck ufänken, déi just dat mécht.

D'Glykolyse fënnt am Zytosol vun der Zell statt a kann an zwou Haaptphasen opgedeelt ginn: d'Energie-erfuerderlech Phase iwwer d'Punktlinn an der Figur hei drënner an d'Energiebefreiungsphase ënner der gestippter Linn.

• eng Phase déi Energie brauch.An dëser Phase gëtt den initialen Glukosemolekül nei arrangéiert an zwou Phosphatgruppen sinn dermat befestegt. D'Phosphatgruppen maachen den geännerten Zocker - elo genannt Fruktose-1,6-Bisphosphat - onbestänneg, wat et erlaabt an der Halschent opzedeelen fir zwee Dräi-Kuelestoffzucker ze bilden, déi Phosphate enthalen. Zënter Phosphate goufen an dëse Schrëtt benotzt$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Textentstinn zwee ginn$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Text- Verbréngte Molekülen.

Zucker mat dräi Kuelestoff, déi duerch déi onbestänneg Spaltung vun Zucker geformt ginn, ënnerscheede sech vuneneen. Nëmmen ee vun deenen zwee - Glyceraldehyd-3-Phosphat - kann am nächste Schrëtt veraarbecht ginn. Wéi och ëmmer, ongënschteg Zocker,$\text{DHAP}$DHAPinitial text, D, H, A, P, final text, si ginn einfach an eng favorabel ëmgewandelt, a schlussendlech béid komplett de metabolesche Wee.

• Energie Verëffentlechungsphase.Op dëser Etapp gëtt den Dräi-Kuelestoffzucker duerch eng Serie vu Reaktiounen an eng aner Dräi-Kuelestoffmolekül ëmgewandelt, genannt Pyruvat. An dëse Reaktiounen, zwee Moleküle$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Textan Molekülen$\text{NADH}$NADHinitial text, N, A, D, H, final textproduzéiert. Zënter dëser Etapp geschitt zweemol, eemol fir jiddereng vun den zwee Dräi-Kuelestoff Zucker, et gi véier am Ganzen.$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Textdat sinn zwee$\text{NADH}$NADHinitial text, N, A, D, H, final text.

All Reaktioun an der Glykolyse gëtt vu sengem eegenen Enzym katalyséiert. Den Haaptenzym verantwortlech fir d'Reguléierung vun der Glykolyse assPhosphofructokinase, déi d'Bildung vun engem onbestännegen Zockermolekül mat zwou Phosphatgruppen, Fruktose-1,6-Bisphosphat, katalyséiert.$^4$4Iwwerschrëft Ufank, 4, Iwwerschrëft EnnPhosphofructokinase beschleunegt oder verlangsamt d'Glykolyse, ofhängeg vun den Energiebedürfnisser vun der Zell.

Allgemeng, an der Glykolyse, gëtt eng sechs Kuelestoffmolekül an zwee Dräi-Kuelestoff Pyruvatmoleküle ëmgewandelt. Déi flësseg Produkter vun dësem Prozess sinn zwee Moleküle$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Text($4$44produzéiert$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Text $-$-näischt manner $2$22ausginn$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Text) an zwee Molekülen$\text{NADH}$NADHinitial text, N, A, D, H, final text.

Mir hu scho gesinn, wat zu engem groussen Deel an der energiefuerderender Phase vun der Glykolyse geschitt. Zwee$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Texts gi benotzt fir en onbestännegen Zocker mat zwee Phosphatgruppen ze bilden, déi dann spalten fir zwee Dräi-Kuelestoffmoleküle ze bilden, déi Isomere vuneneen sinn.

Da kucke mir all Schrëtt méi genau un. All Schrëtt gëtt duerch säin eegene spezifeschen Enzym katalyséiert, deem säin Numm ënner dem Reaktiounspfeil an der Figur hei ënnen opgezielt ass.

Schrëtt 1.D'Phosphatgrupp ass$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale TextEt gëtt op Glukos transferéiert fir Glukose-6-Phosphat ze bilden. Glukose-6-Phosphat ass méi reaktiv wéi Glukos, a Phosphatbindung hält och Glukos an der Zell well Glukos mat Phosphat net einfach d'Membran iwwerschreiden kann.

Schrëtt 2.Glukose-6-Phosphat gëtt a seng Isomer Fructose-6-Phosphat ëmgewandelt.

Phase 3.D'Phosphatgrupp ass$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Textet gëtt op Fruktose-6-Phosphat transferéiert, wat zu Fruktose-1,6-Bisphosphat resultéiert. Dëse Schrëtt gëtt vum Enzym Phosphofructokinase katalyséiert, wat geregelt ka ginn fir d'Glykolyse ze beschleunegen oder ze luesen.

Schrëtt 4Fruktose-1,6-Bisphosphat gëtt an zwee Dräi-Kuelestoffzucker gespléckt: Dihydroxyacetonphosphat ($\text{DHAP}$DHAPinitial text, D, H, A, P, final text) a Glyceraldehyd-3-Phosphat. Si sinn Isomere vuneneen, awer nëmmen ee vun hinnen - Glyceraldehyd-3-Phosphat - kann direkt duerch déi nächst Schrëtt vun der Glykolyse passéieren.

Schrëtt 5 $\text{DHAP}$DHAPinitial text, D, H, A, P, final textgëtt an Glyceraldehyd-3-Phosphat ëmgewandelt. Déi zwee Molekülle existéieren am Gläichgewiicht, awer, referéiert op d'Figur hei uewen, gëtt d'Gläichgewiicht dramatesch no ënnen "gezunn" wéi de Glyceraldehyd-3-Phosphat verbraucht gëtt. Sou wäert jiddereen schlussendlech$\text{DHAP}$DHAPinitial text, D, H, A, P, final textëmgerechent.

An der zweeter Halschent vun der Glykolyse ginn déi Dräi-Kuelestoffzucker, déi an der éischter Halschent vum Prozess geformt ginn, eng Rei vu weideren Transformatiounen, endlech zu Pyruvat. et wäert véier ginn$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Text-molekül i$\text{NADH}$NADHinitial text, N, A, D, H, final text- Molekülle gemaach.

Loosst eis elo d'Reaktiounen méi no kucken, déi zu dëse Produkter féieren. D'Reaktiounen hei ënnendrënner geschéien zweemol fir all Glukosemolekül well Glukos an zwee Moleküle vun dräi Kuelestoffatomer opgedeelt gëtt, déi allebéid schlussendlech duerch de metabolesche Wee goen.

Schrëtt 6Zwou Hallefreaktiounen stattfannen gläichzäiteg: 1) Glyceraldehyd-3-Phosphat (ee vun den ursprénglech geformte Dräi-Kuelestoffzucker) gëtt oxidéiert an 2)$\text{NAD}^{+}$DEI+initial text, N, A, D, final text, initial superscript, plus, final superscriptgëtt$\text{NADH}$NADHinitial text, N, A, D, H, final texte$\text{H}^+$H+initialen Text, H, Enn Text, initial Iwwerschrëft, plus, Finale Iwwerschrëftreduzéiert. D'Gesamtreaktioun ass exergonesch, dofir entléisst Energie déi benotzt gëtt fir d'Molekül ze phosphoryléieren an 1,3-Bisphosphoglycerat ze produzéieren.

Schrëtt 71,3-Bisphosphoglycerat bezeechent eng vu senge Phosphatgruppen$\text{ADP}$ADPinitial text, A, D, P, final textaus, wouduerch et an 3-Phosphoglycerat an d'Molekül ëmgewandelt gëtt$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Textwäert produzéiert ginn.

Schrëtt 83-Phosphoglycerat gëtt an seng 2-Phosphoglycerat-Isomer ëmgewandelt.

Schrëtt 92-Phosphoglycerat verëffentlecht eng Waassermolekül a verwandelt sech a Phosphoenolpyruvat ($\text{PEP}$FLUCHinitial text, P, E, P, final text).$\text{PEP}$FLUCHinitial text, P, E, P, final textet ass en onbestänneg Molekül prett fir seng Phosphatgrupp am leschte Schrëtt vun der Glykolyse ofzeginn.

Schrëtt 10 $\text{PEP}$FLUCHinitial text, P, E, P, final textliicht seng Phosphatgrupp ofginn$\text{ADP}$ADPinitial text, A, D, P, final text, eng aner Molekül ze kreéieren$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Textkënnt zu. Wéi et säi Phosphat verléiert,$\text{PEP}$FLUCHinitial text, P, E, P, final textkonvertéiert an Pyruvat, d'Endprodukt vun der Glykolyse.

Um Enn vun der Glykolyse, zwee$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Text-, zwee$\text{NADH}$NADHinitial text, N, A, D, H, final text- an zwee Moleküle vu Pyruvat bleiwen. Wann Sauerstoff verfügbar ass, kann Pyruvat während der cellulärer Atmung a Kuelendioxid ofgebrach ginn (oxidéiert) mat ville Molekülle$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Textgeformt ginn. Dir kënnt gesinn wéi et funktionnéiert an de Videoen an Artikelen opoxidativ Decarboxylatioun, firCitratzyklusass firoxidativ PhosphoryléierungErfahrung.

wat iwwer dat$\text{NADH}$NADHinitial text, N, A, D, H, final text? Et kann net nëmmen ronderëm d'Zelle schwammen an accumuléieren. De Grond ass datt Zellen nëmmen eng gewëssen Zuel hunn$\text{NAD}^+$DEI+initial text, N, A, D, final text, initial superscript, plus, final superscriptdéi Moleküle tëscht oxidéiert enthält ($\text{NAD}^+$DEI+initial text, N, A, D, final text, initial superscript, plus, final superscript) a reduzéiert ($\text{NADH}$NADHinitial text, N, A, D, H, final text) Änneren Zoustand hin an hier:

$\text{\blue{NAD}}^+$DEI+Starttext, Startfaarf #6495ed, N, A, D, Endfaarf #6495ed, Endtext, Start Superscript, Plus, End super $+$+méi $2\tekst {e}^-$2e-2, initial Text, e, final Text, initial expository, minus, final extensiv $+$+méi $2 \text {\purple{H}}^+$2H+2, Starttext, Startfaarf #9d38bd, H, Endfaarf #9d38bd, Endtext, Start Superscript, Plus, End Superscript $\rightleftharpoons$⇌\rightleftharpoons $\text{\blue{NAD}}$DEIStarttext, Startfaarf #6495ed, N, A, D, Endfaarf #6495ed, Endtext$\text{\roxo{H}}$HStart Text, Start Faarf # 9d38bd, H, Enn Faarf # 9d38bd, Enn Text $+$+méi $\text{ \purple{H}}^+$H+start-text, espaço, start-color #9d38bd, H, end-color #9d38bd, end-text, start-parent, plus, end-parent

Glycolyse néideg$\text{NAD}^+$DEI+initial text, N, A, D, final text, initial superscript, plus, final superscriptakzeptéieren Elektronen als Deel vun enger spezifescher Reaktioun. wann et keen ass$\text{NAD}^+$DEI+initial text, N, A, D, final text, initial superscript, plus, final superscriptexistéiert (well a senger Form$\text{NADH}$NADHinitial text, N, A, D, H, final textbleift), dës Reaktioun kann net optrieden an d'Glykolyse stoppt. Also all Zell brauch e Wee$\text{NADH}$NADHinitial text, N, A, D, H, final textzréck$\text{NAD}^+$DEI+initial text, N, A, D, final text, initial superscript, plus, final superscriptkonvertéiert op Ënnerhalt vu Glykolyse.

Et ginn zwou Basis Weeër fir dëst z'erreechen. Wann et Sauerstoff ass,$\text{NADH}$NADHinitial text, N, A, D, H, final texthir Elektronen an d'Elektronentransportkette iwwerdroen, wou$\text{NAD}^+$DEI+initial text, N, A, D, final text, initial superscript, plus, final superscripterëmgewielt fir Wiederverwendung an der Glykolyse. (Dobäi Bonus: puer$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale Textentwéckelen!)

Beim Fehlen vu Sauerstoff kënnen Zellen aner, méi einfach Weeër benotzen$\text{NAD}^+$DEI+initial text, N, A, D, final text, initial superscript, plus, final superscriptregeneréieren. op déi Manéieren$\text{NADH}$NADHinitial text, N, A, D, H, final textseng Elektronen zum Akzeptormolekül an enger Reaktioun déi net$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale TextProduiten, mä$\text{NAD}^+$DEI+initial text, N, A, D, final text, initial superscript, plus, final superscriptregeneréiert sou datt d'Glykolyse weiderfuere kann. Dëse Prozess wäertFermentatioungenannt. Dir kënnt méi doriwwer an de Videoen liesen firFermentatiounErfahrung.

Fermentatioun ass déi primär metabolesch Strategie fir vill Bakterien - dorënner eise Frënd vun der Aféierung,Lactobacillus acidophilus.$^1$1Iwwerschrëft Start, 1, Iwwerschrëft EnnOch e puer Zellen an Ärem Kierper, wéi rout Bluttzellen, hänkt vun der Fermentatioun of$\text{ATP}$ATPinitial Text, A, T, P, Finale TextProduktioun.