Asosiy kontent
Biologiya
Course: Biologiya > Unit 9
Lesson 3: GlikolizGlikoliz
Glikozaning birinchi bosqichi hujayraviy metabolizm uchun glyukozani parchalab, energiya hosil qilishni oʻz ichiga oladi. Glikoliz energiya sarflanuvchi va energiya ajraluvchi fazalardan iborat.
Kirish
Tasavvur qiling, biz bitta glyukoza molekulasini sizga va yana bitta glyukoza molekulasini sutni yogurtga aylantirish qobiliyatiga ega boʻlgan doʻstimiz – Lactobacillus acidophilus bakteriyasiga berdik. Xoʻsh, siz va bakteriya glyukozalarni nima qilgan boʻlardingiz?
Umuman olganda, hujayralaringizdan birida glyukoza metabolizmi uning Lactobacillus metabolizmidan ancha farq qiladi – qoʻshimcha maʼlumot olish uchun fermentlash haqida maqola ga qarang. Ikkala holatda ham birinchi qadamlar bir xil boʻladi: siz ham, bakteriya ham glyukoza molekulasini ustiga glikolizni start superscript, 1, end superscript qoʻyish orqali ikkiga ajratasiz.
Glikoliz oʻzi nima?
Glikoliz – bu glyukoza energiyasini piruvatlar deb ataladigan ikkita uch uglerodli molekulalarga boʻlish orqali hosil qiladigan bir qator reaksiyalardir. Glikoliz qadimgi metabolik yoʻl boʻlib, u ilgari paydo boʻlgan va hozirgi kunda ham tirik organizmlarning koʻpchiligida mavjuddirstart superscript, 2, comma, 3, end superscript.
Hujayra nafas olishini amalga oshiradigan organizmlarda glikoliz ushbu jarayonning birinchi bosqichidir. Ammo glikoliz kislorodga ehtiyoj sezmaydi va koʻpgina anaerob organizmlar – kislorod ishlatmaydigan organizmlar ham bu jarayondan foydalanishadi.
Glikolizning ahamiyatli jihatlari
Glikoliz oʻn bosqichdan iborat jarayon boʻlib, siz oʻz qiziqishlaringiz va dars jarayonlari mobaynida bu haqida batafsil maʼlumot olish imkoniga ega boʻlasiz. Shuningdek, glikoliz jarayonining eng muhim variantini, har bir atomlarni parchalamasdan uning muhim bosqich va tamoyillarini, oʻrganish orqali bilib olishingiz ham mumkin. Keling, ushbu jarayonni eng sodda turidan boshlaylik.
Glikoliz hujayraning sitozolida sodir boʻladi va uni ikkita asosiy bosqichga boʻlish mumkin: energiya talab etadigan faza: quyidagi rasmdagi nuqta chizigʻidan yuqori va nuqta chizigʻi ostidagi energiya chiqaradigan faza.
- Energiya talab qiladigan faza. Ushbu bosqichda glyukozaning boshlangʻich molekulasi qayta tartibga solinadi va unga ikkita fosfat guruhi birikadi. Fosfat guruhlari oʻzgartirilgan shakarni (hozirda fruktoza-1,6-bisfosfat) beqaror holatga olib keladi, bu uning yarmiga boʻlinib, ikkita fosfatni oʻz ichiga olgan uch karbonatli shakarni hosil qiladi. Ushbu bosqichlarda ishlatiladigan fosfatlar start text, A, T, F, end text dan kelganligi sababli ikkita start text, A, T, F, end text molekulalari ishdan chiqariladi.
Stabil boʻlmagan shakar va parchalanganda hosil boʻlgan uch karbonli shakar bir-biridan farq qiladi. Faqat bittasi – gliseraldegid-3-fosfat quyidagi bosqichga oʻtishi mumkin. Qolaversa, start text, D, G, A, F, end text uchun nomaqbul shakarni qulay shaklga aylantirish mumkin, shuning uchun ikkala holat ham jarayon oxirida nihoyasiga yetadi.
- Energiya chiqaradigan faza. Ushbu fazada har uch uglerodli shakar bir qator reaksiyalar orqali boshqa uch uglerodli molekulaga, piruvatga aylanadi. Ushbu reaksiyalarda ikkita start text, A, T, F, end text molekulasi va bitta start text, N, A, D, N, end text molekulasi hosil qilinadi. Ushbu bosqich ikki marta, ikkita uch karbonli shakarning har biri uchun bir marta bajarilganligi sababli toʻrtta start text, A, T, F, end text va ikkita start text, N, A, D, N, end text hosil qilinadi.
Glikolizdagi har bir reaksiya oʻz fermenti bilan katalizlanadi. Glikolizni tartibga solish uchun eng muhim ferment fosfofruktokinaza, u beqaror, ikki fosfat shakar molekulasi, fruktoza-1,6-bisfosfat hosil boʻlishini katalizlaydistart superscript, 4, end superscript. Fosfofruktokinaza hujayraning energiya ehtiyojiga javoban glikolizni tezlashtiradi yoki sekinlashtiradi.
Umuman olganda, glikoliz glyukozaning bitta olti uglerodli molekulasini ikkita uch karbonli molekulaga aylantiradi. Ushbu jarayonning aniq moddalaristart text, A, T, F, end text (4 start text, A, T, F, end text hosil qilindi minus 2 start text, A, T, F, end text ishlatildi) va ikkita molekuladan iborat start text, N, A, D, N, end text.
Bosqichlar haqida batafsil maʼlumot: Energiya talab qiladigan faza
Glikolizning energiya talab qiladigan bosqichida nima sodir boʻlishini biz allaqachon koʻrganmiz. Ikkita fosfat guruhiga ega boʻlgan beqaror shakarni hosil qilish uchun ikkita start text, A, T, F, end text sarflanadi, keyinchalik ular bir-birining izomeri boʻlgan ikkita uch uglerodli molekulalarni hosil qilish uchun boʻlinadi.
Endi har bir qadamni batafsil koʻrib chiqamiz. Har bir qadam oʻziga xos ferment yordamida katalizlanadi, uning nomi quyidagi diagrammadagi reaksiya oʻqining ostida koʻrsatilgan:
1-bosqich. Fosfat guruhi start text, A, T, F, end text dan glyukozaga oʻtkazilib, glyukoza-6-fosfat hosil qiladi. Glyukoza-6-fosfat glyukozaga qaraganda faolroq va fosfatning qoʻshilishi hujayradagi glyukozani ham qamrab oladi. Chunki fosfatli glyukoza membranani osongina kesib oʻtolmaydi.
2-bosqich. Glyukoza-6-fosfat oʻzining izomeri fruktoza-6-fosfatga aylanadi.
3-bosqich. Fosfat guruhi start text, A, T, F, end text dan fruktoza-6-fosfatga, fruktoza-1,6-bifosfat ishlab chiqarishga oʻtkaziladi. Ushbu bosqich glikoliz yoʻlini tezlashtirishi yoki sekinlashtirishi uchun boshqarilishi mumkin boʻlgan fosfofruktokinaza fermenti yordamida katalizlanadi.
4-bosqich. Fruktoza-1,6-bisfosfat ikkita uch uglerodli shakarni hosil qilish uchun ajraladi: digidroktsiatseton fosfati (start text, D, G, A, F, end text) va gliseraldegid-3-fosfat. Ular bir-birining izomerlaridir, ammo bittagina - gliseraldegid-3-fosfat toʻgʻridan toʻgʻri glikolizning keyingi bosqichlarida davom etishi mumkin.
5-bosqich. start text, D, G, A, F, end text gliseraldegid-3-fosfatga aylantiriladi. Ikkala molekula muvozanatda mavjud, ammo gliseraldegid-3-fosfat ishlatilgani sababli yuqoridagi diagrammada muvozanat kuchli ravishda pastga qarab tortiladi. Shunday qilib, natijada barcha start text, D, G, A, F, end text oʻzgartiriladi.
Energiya chiqarish toʻgʻrisida batafsil maʼlumot
Glikolizning ikkinchi yarmida jarayonning birinchi yarmida hosil boʻlgan uch uglerodli shakar bir qator qoʻshimcha oʻzgarishlardan oʻtib, oxir-oqibat piruvatga aylanadi. Jarayonda toʻrt start text, A, T, F, end text molekulasi va start text, N, A, D, F, end textning ikkita molekulasi ishlab chiqariladi.
Bu yerda biz ushbu moddalarga olib keladigan reaksiyalarni batafsil koʻrib chiqamiz. Quyidagi reaksiyalar har bir glyukoza molekulasi uchun ikki marta sodir boʻladi, chunki glyukoza ikkita uch uglerodli molekulalarga boʻlinadi va ikkalasi ham oxir-oqibat yoʻl orqali oʻtadi.
6-qadam. Ikkita yarim reaksiya bir vaqtning oʻzida sodir boʻladi: 1) gliseraldegid-3-fosfat (dastlabki fazada hosil boʻlgan uchta uglerodli shakarlardan biri) oksidlanadi va 2)start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript start text, N, A, D, H, end text va start text, H, end text, start superscript, plus, end superscriptgacha qisqartiriladi. Umumiy reaksiya eksergonik boʻlib, energiya chiqaradi va keyinchalik molekulani fosforillatishda foydalaniladi va 1,3-bifosfoglitserat hosil qiladi.
7-bosqich. 1,3-bisfosfoglitserat uning fosfat guruhlaridan birini start text, A, D, F, end textga oʻtkazib, start text, A, T, F, end text molekulasini hosil qiladi va bu jarayonda 3-fosfoglitseratga aylanadi.
8-bosqich. 3-fosfoglitserat oʻzining izomeri 2-fosfoglitseratga aylanadi.
9-bosqich. 2-fosfogliserat suv molekulasini yoʻqotadi va fosfoenolpiruvat (start text, F, E, F, end text)ga aylanadi. (start text, F, E, F, end text) bu glikolizning oxirgi bosqichida fosfat guruhini yoʻqotish uchun tayyorlanadigan beqaror molekuladir.
10-qadam. start text, F, E, F, end text fosfat guruhini start text, A, D, F, end textga tayyor holda start text, A, T, F, end text ning ikkinchi molekulasini hosil qiladi. Fosfat yoʻqolganda, start text, F, E, F, end text glikolizning yakuniy mahsuloti piruvatga aylanadi.
Piruvat va start text, N, A, D, H, end text bilan nima sodir boʻladi?
Glikoliz oxirida ikkita start text, A, T, F, end text, ikkita start text, N, A, D, N, end text va ikkita piruvat molekulasi qoladi. Agar kislorod mavjud boʻlsa, piruvat hujayra nafas olishida karbonat angidridgacha barchasi parchalanishi mumkin (oksidlanadi) va start text, A, T, F, end textning koʻplab molekulalarini hosil qiladi. Buning qanday ishlashini piruvat oksidlanishi, sitrat sikli va oksidlovchi fosforillanish haqidagi video va maqolalarda bilib olishingiz mumkin.
start text, N, A, D, N, end text bilan nima sodir boʻladi? U shunchaki hujayrada qolib ketmaydi. Sababi, hujayralar faqat maʼlum miqdordagi start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript molekulalariga ega, ular oksidlangan (start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript) va qaytarilgan (start text, N, A, D, N, end text) oʻrtasida orqaga va oldinga siljiydi:
start text, start color #6495ed, N, A, D, end color #6495ed, end text, start superscript, plus, end superscript plus 2, start text, e, end text, start superscript, minus, end superscript plus 2, start text, start color #9d38bd, H, end color #9d38bd, end text, start superscript, plus, end superscript \rightleftharpoons start text, start color #6495ed, N, A, D, end color #6495ed, end textstart text, start color #9d38bd, H, end color #9d38bd, end text plus start text, space, start color #9d38bd, H, end color #9d38bd, end text, start superscript, plus, end superscript
Elektronlarni maʼlum bir reaksiyaning bir qismi sifatida qabul qilish uchun glikolizga start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript kerak boʻladi. Agar start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript atrofda boʻlmasa (chunki uning barchasi start text, N, A, D, N, end text shaklida), bu reaksiya sodir boʻlmaydi va glikoliz jarayoni toʻxtaydi. Shunday qilib, glikolizni davom ettirish uchun barcha hujayralarda start text, N, A, D, N, end text ni start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript ga qaytarish kerak boʻladi.
Buni amalga oshirishning ikkita asosiy usuli mavjud. Kislorod mavjud boʻlganda start text, N, A, D, N, end text glikolizdan foydalanish uchun start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript ni hosil qilib, oʻz elektronlarini elektron harakat zanjiriga oʻtkazishi mumkin. (Qoʻshilgan bonus: baʼzi start text, A, T, F, end textlar olinadi!)
Kislorod mavjud boʻlmaganda hujayralar start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript ni hosil qilish uchun boshqa osonroq jarayonni bajaradilar. Ushbu jarayonda start text, N, A, D, H, end text oʻz elektronlarini start text, A, T, F, end text hosil qilmaydigan ammo start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript ni regeneratsiya qiladigan akseptor molekulasiga beradi va shu orqali glikoliz jarayoni davom etadi. Ushbu jarayon fermentatsiya deb ataladi va u haqida batafsil maʼlumotni fermentatsiya videosidan olishingiz mumkin.
Fermentatsiya koʻplab bakteriyalar, shu jumladan, bizga tanish boʻlgan Lactobacillus acidophilusstart superscript, 1, end superscript bakteriyasi uchun ham birlamchi metabolik strategiya hisoblanadi. Hattoki tanadagi baʼzi hujayralar, masalan, qizil qon tanachalari uchun start text, A, T, F, end text hosil qilishda ham fermentatsiya jarayoni nihoyatda zarur hisoblanadi.
Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?
Hozircha izohlar yoʻq.