Glycolyse omvat biokatalytisch gecontroleerde afbraak van eenvoudige suikers zoals D-glucose bij mensen en in bijna alle meercellige organismen. Het degradatie- en conversieproces van glucose naar pyruvaat vindt plaats in tien opeenvolgende stappen en kan zowel onder aërobe als anaërobe omstandigheden voorkomen. Glycolyse wordt gebruikt voor energieproductie, en pyruvaat biedt een eerste voorloper voor de biochemische synthese van bepaalde stoffen. De uitsplitsing van hogere orde koolhydraten (polysacchariden) ondergaat ook glycolyse nadat het is afgebroken tot eenvoudige suikers.
Wat is glycolyse?
Glycolyse is een centraal metabolisch proces voor de afbraak van het eenvoudige suiker D-glucose en komt voor in cellen in het cytosol, het vloeibare deel van het celplasma. Glycolyse is een centraal metabolisch proces voor de afbraak van het eenvoudige suiker D-glucose en vindt plaats in de cellen in het cytosol, het vloeibare deel van het celplasma. Het afbraakproces vindt plaats in 10 opeenvolgende enzymatisch gecontroleerde afzonderlijke stappen. De eindproducten van het totaal evenwicht van glycolyse per glucosemolecuul zijn 2 pyruvaat moleculen, 2 ATP-nucleotiden en 2 NADH-nucleotiden. De 10 afzonderlijke stappen zijn te verdelen in twee fasen, de voorbereidingsfase van stap 1 tot en met stap 5 en de aflossingsfase van stap 6 tot 10. De voorbereidingsfase is energetisch negatief voor de stofwisseling, zodat er energie geleverd moet worden in de vorm van 2 ATP. Alleen de aflossingsfase is energetisch positief, wat resulteert in een netto energiewinst in de vorm van 2 ATP-nucleotiden en 2 NADH-nucleotiden. In elk van de eerste twee stappen van glycolyse, 2 fosfaat groepen worden overgebracht naar de glucose, afgeleid van 2 ATP-nucleotiden (adenosine trifosfaat), die daardoor worden omgezet in ADP-nucleotiden (adenosinedifosfaat). Hoewel glycolyse tot aan de vorming van pyruvaat onafhankelijk is van het feit of oxische (aërobe) of anoxische (anaërobe) omstandigheden heersen, hangt verder metabolisme van pyruvaat af van het feit of zuurstof is beschikbaar of niet. Strikt genomen zijn de verdere afbraak- en omzettingsprocessen echter geen onderdeel meer van glycolyse.
Functie en taak
Glycolyse is een van de belangrijkste en meest voorkomende centrale metabolische processen die in een cel plaatsvinden. De taak en functie van glycolyse is de energetische en materiële metabolisering van het eenvoudige suiker D-glucose. De energiedrager en energieleverancier in dit proces is ATP, dat wordt verkregen in de loop van energiemetabolisme door energie te leveren en een fosfaat groep aan een ADP-nucleotide. De route via het ATP heeft als voordeel dat de energie voor korte tijd wordt opgeslagen en niet via warmteafvoer verloren gaat. Daarnaast kan de ATP over korte afstanden getransporteerd worden naar de plek waar de energie op dat moment nodig is. Energiepositieve glycolyse voorziet de cel bovendien van pyruvaat. Het kan ofwel worden geïntroduceerd in de citraatcyclus en de daaropvolgende ademhalingsketen onder "consumptie" van zuurstof onder oxische omstandigheden in de mitochondria van de cellen voor verdere energieproductie, of het kan worden gebruikt als uitgangsmateriaal voor de synthese van benodigde stoffen. In de citraatcyclus, CO2 (carbon dioxide) en H2O (water) worden geproduceerd als de belangrijkste afbraakproducten. De energie die vrijkomt tijdens het oxidatieproces wordt gebruikt in de ademhalingsketen om ADP naar ATP te fosforyleren en zo voor een korte tijd opgeslagen. De volledige afbraak van glucose tot water en carbon dioxide met de toevoeging van zuurstof is energetisch productiever, maar heeft het nadeel dat het alleen kan plaatsvinden onder oxische condities, dat wil zeggen condities waaronder moleculaire zuurstof in voldoende hoeveelheden beschikbaar is. Wanneer skeletspieren nodig zijn om op een hoog niveau te presteren, is de zuurstoftoevoer naar de spiercellen te traag, zodat ze de nodige energie uit de glycolyse moeten halen. Een ander voordeel van glycolyse ligt in de hoge processnelheid, die een veelvoud van de omzettingssnelheid binnen de citraatcyclus bereikt.
Ziekten en kwalen
Glycolyse belichaamt een van de oudste en meest stabiele metabolische processen van levende organismen in de evolutionaire geschiedenis. Waarschijnlijk is glycolyse al 3.5 miljard jaar geleden geëvolueerd als een van de basale metabolische processen, ruim vóór de ontwikkeling van meercellige organismen, omdat alle levende organismen in staat zijn tot glycolyse en deze gebruiken voor de productie van energie. bekende aandoeningen of ziekten die expliciet causaal verband houden met een verstoring van de glycolyse. Vooral verstoringen tijdens de glycolyse leiden tot ernstige gevolgen in het rood bloed cellen (erytrocyten Omdat ze geen mitochondria, zijn ze afhankelijk van de energievoorziening door glycolyse. Als de energietoevoer wordt verstoord, treedt hemolyse op, dwz de membranen van de erytrocyten oplossen en de hemoglobine passeert direct in het serum. Meestal is er een tekort aan het enzym pyruvaatkinase, waardoor het glycolyseproces wordt onderbroken. Een andere oorzaak die tot vergelijkbare symptomen leidt, kan te wijten zijn aan de erytrocyten zelf, als ze niet genoeg van het benodigde enzym KKR (isoenzym van pyruvaatkinase) hebben. De ziekte van Tarui (de ziekte van Tarui) is een van de weinige ziekten die een directe verstoring van het glycolyseproces veroorzaken. Het is een glycogeenstapelingsziekte. Overtollige glucose in de bloed serum wordt tijdelijk door het lichaam omgezet in polymere suikers (glycogeen), die later weer worden omgezet in glucose wanneer dat nodig is om te worden gemetaboliseerd (gemetaboliseerd) via glycolyse. In het geval van de ziekte van Tarui is er als gevolg van een erfelijk genetisch defect een tekort aan fosfofructokinase, een enzym dat de fosforylering en omzetting van glucose in fructose-1,6-bifosfaat (3e stap binnen glycolyse). Enzymtekort veroorzaakt een onderbreking van de glycolyse waardoor skeletspieren niet goed van energie worden voorzien. Pijnlijke spierspasmen en hemolytisch bloedarmoede, oplossen van het membraan van rood bloed cellen komen voor.
