Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

4.2: Гліколіз

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    544

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Навіть ексергонічні реакції, що вивільняють енергію, вимагають невеликої кількості енергії активації, щоб продовжити. Однак розглянемо ендергонічні реакції, які вимагають набагато більше енергії, оскільки їх продукти мають більше вільної енергії, ніж їх реагенти. Всередині клітини, звідки береться енергія для живлення таких реакцій? Відповідь полягає в енергопостачающей молекулі, званої аденозинтрифосфатом, або АТФ. АТФ - це невелика, відносно проста молекула, але всередині її зв'язків міститься потенціал для швидкого сплеску енергії, яку можна використовувати для виконання клітинної роботи. Цю молекулу можна розглядати як основну енергетичну валюту клітин так само, як гроші - це валюта, яку люди обмінюють на речі, які їм потрібні. АТФ використовується для живлення більшості потребують енергії клітинних реакцій.

    ATP в живих системах

    Жива клітина не може зберігати значну кількість вільної енергії. Надлишок вільної енергії призведе до збільшення тепла в клітині, яке б денатурувало ферменти та інші білки, і таким чином руйнувало клітину. Швидше, клітина повинна вміти безпечно зберігати енергію і випускати її для використання тільки в міру необхідності. Живі клітини досягають цього за допомогою АТФ, який можна використовувати для заповнення будь-якої енергетичної потреби клітини. Як? Функціонує як акумуляторна батарея.

    При розщепленні АТФ, як правило, шляхом видалення його кінцевої фосфатної групи, виділяється енергія. Ця енергія використовується для роботи клітини, як правило, шляхом зв'язування вивільненого фосфату з іншою молекулою, таким чином активуючи її. Наприклад, при механічній роботі скорочення м'язів АТФ постачає енергію для переміщення скорочувальних м'язових білків.

    Структура і функції АТФ

    В основі АТФ лежить молекула аденозинмонофосфату (АМФ), яка складається з молекули аденіну, пов'язаної як з молекулою рибози, так і з єдиною фосфатною групою (рис. \(\PageIndex{1}\)). Рибоза - це п'ятивуглецевий цукор, який міститься в РНК, а AMP - один з нуклеотидів у РНК. Додавання другої фосфатної групи до цієї молекули ядра призводить до аденозину діфосфату (АДФ); додавання третьої фосфатної групи утворює аденозин трифосфат(АТФ).

    На цій ілюстрації показана молекулярна структура АТФ. Ця молекула являє собою аденіновий нуклеотид з рибозою і прикріпленою до неї ниткою з трьох фосфатних груп. Фосфатні групи називаються альфа, бета і гамма в порядку збільшення відстані від цукру рибози, до якого вони приєднані.
    Малюнок \(\PageIndex{1}\): Структура АТФ показує основні компоненти двухкільцевого аденіну, пятіуглеродной рибози і трьох фосфатних груп.

    Додавання фосфатної групи до молекули вимагає великої кількості енергії і призводить до високоенергетичного зв'язку. Фосфатні групи негативно заряджені і, таким чином, відштовхують одна від одної, коли вони розташовані послідовно, оскільки вони знаходяться в АДФ та АТФ. Це відштовхування робить молекули АДФ і АТФ за своєю суттю нестабільними. Вивільнення однієї або двох фосфатних груп з АТФ, процес, званий гідролізом, вивільняє енергію.

    Гліколіз

    Ви читали, що майже вся енергія, яка використовується живими істотами, надходить до них у зв'язках цукру, глюкози. Гліколіз - це перший крок у розщепленні глюкози для вилучення енергії для метаболізму клітин. Багато живі організми здійснюють гліколіз в рамках свого метаболізму. Гліколіз протікає в цитоплазмі більшості прокаріотичних і всіх еукаріотичних клітин.

    Гліколіз починається з шестивуглецевої, кільцеподібної структури однієї молекули глюкози і закінчується двома молекулами тривуглецевого цукру, званого піруватом. Гліколіз складається з двох різних фаз. У першій частині шляху гліколізу енергія використовується для внесення коригувань, щоб молекула шестивуглецевого цукру могла рівномірно розщеплюватися на дві тривуглецеві молекули пірувату. У другій частині гліколізу продукують АТФ і нікотинамід-аденінунуклеотид (НАДГ) (рис. \(\PageIndex{2}\)).

    Якщо клітина не може катаболізувати молекули пірувату далі, вона буде збирати лише дві молекули АТФ з однієї молекули глюкози. Наприклад, зрілі еритроцити ссавців здатні тільки до гліколізу, який є їх єдиним джерелом АТФ. Якщо гліколіз перерваний, ці клітини з часом загинуть.

    Графіка показує глюкозу вгорі стрілкою, спрямованою вниз на дифосфат фруктози, який потім розпадається на дві молекули гліцеральдегіду 3-фосфату. Кожна з них утворює одну НАДГ і дві молекули АТФ в процесі кожної, перетворюючись на молекулу пірувату.
    Малюнок \(\PageIndex{2}\): При гліколізі молекула глюкози перетворюється в дві молекули пірувату.

    Резюме

    АТФ функціонує як енергетична валюта для клітин. Це дозволяє клітинам ненадовго зберігати енергію і транспортувати її всередині себе для підтримки ендергонічних хімічних реакцій. Структура АТФ - це структура нуклеотиду РНК з трьома фосфатними групами. Оскільки АТФ використовується для отримання енергії, фосфатна група відокремлюється, і виробляється АДФ. Енергія, отримана від катаболізму глюкози, використовується для поповнення АДФ в АТФ.

    Гліколіз - це перший шлях, який використовується при розщепленні глюкози для вилучення енергії. Оскільки його використовують майже всі організми на землі, він, мабуть, розвивався на початку історії життя. Гліколіз складається з двох частин: перша частина готує шестивуглецеве кільце глюкози для поділу на два тривуглецевих цукру. Енергія АТФ вкладається в молекулу під час цього кроку, щоб активізувати поділ. Друга половина гліколізу витягує АТФ і високоенергетичні електрони з атомів водню і прикріплює їх до NAD+. Дві молекули АТФ вкладаються в першу половину і чотири молекули АТФ утворюються протягом другої половини. Це виробляє чистий приріст двох молекул АТФ на молекулу глюкози для клітини.

    Глосарій

    АТП
    (також аденозинтрифосфат) енергетична валюта клітини
    гліколіз
    процес розщеплення глюкози на дві тривуглецеві молекули з виробленням АТФ і НАДГ

    Дописувачі та атрибуції