Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn về quá trình đường phân hiếu khí, và phân tích các giai đoạn và các bước. Hãy cùng làm quen với quá trình oxy hóa kỵ khí của glucose, tìm hiểu về các biến đổi tiến hóa của quá trình này và xác định ý nghĩa sinh học của nó.
Đường phân là gì
Glycolysis là một trong ba hình thức oxy hóa glucose, trong đó quá trình oxy hóa chính nó đi kèm với việc giải phóng năng lượng, được lưu trữ trong NADH và ATP. Trong quá trình đường phân, hai phân tử axit pyruvic thu được từ một phân tử glucozơ.
Glycolysis là một quá trình xảy ra dưới tác động của các chất xúc tác sinh học khác nhau - các enzym. Chất oxy hóa chính là oxy - O2, tuy nhiên, các quá trình đường phân có thể tiến hành khi không có nó. Loại đường phân này được gọi là đường phân kỵ khí.
Quá trình đường phân trong điều kiện không có oxy
Đường phân kỵ khí là một quá trình oxy hóa glucose từng bước, trong đó glucose không bị oxy hóa hoàn toàn. Một phân tử axit pyruvic được tạo thành. Và với năng lượngquan điểm, quá trình đường phân mà không có sự tham gia của oxy (yếm khí) thì ít có lợi hơn. Tuy nhiên, khi oxy đi vào tế bào, quá trình oxy hóa kỵ khí có thể chuyển thành hiếu khí và diễn ra ở dạng đầy đủ.
Cơ chế của quá trình đường phân
Quá trình đường phân là sự phân hủy glucose sáu carbon thành pyruvate ba carbon ở dạng hai phân tử. Bản thân quá trình này được chia thành 5 giai đoạn chuẩn bị và 5 giai đoạn trong đó năng lượng được lưu trữ trong ATP.
Quy trình đường phân gồm 2 bước và 10 bước như sau:
- 1 giai đoạn, giai đoạn 1 - phosphoryl hóa glucose. Ở carbon thứ sáu trong glucose, bản thân saccharide được kích hoạt thông qua quá trình phosphoryl hóa.
- Bước 2 - đồng phân hóa glucose-6-phosphate. Ở giai đoạn này, xúc tác phosphoglucoseimerase chuyển glucose thành fructose-6-phosphate.
- Giai đoạn 3 - Fructose-6-phosphate và quá trình phosphoryl hóa của nó. Bước này bao gồm việc hình thành fructose-1,6-diphosphate (aldolase) nhờ tác động của phosphofructokinase-1, đi kèm với nhóm phosphoryl từ axit adenosine triphosphoric đến phân tử fructose.
- Bước 4 là quá trình phân cắt aldolase để tạo thành hai phân tử triose phosphate, cụ thể là Fieldose và ketose.
- Giai đoạn 5 - phốt phát triose và quá trình đồng phân hóa của chúng. Ở giai đoạn này, glyceraldehyde-3-phosphate được gửi đến các giai đoạn tiếp theo của quá trình phân hủy glucose, và dihydroxyacetone phosphate được chuyển thành dạng glyceraldehyde-3-phosphate dưới ảnh hưởng của enzym.
- 2, giai đoạn 6 (1) - Glyceraldehyde-3-phosphate và quá trình oxy hóa của nó - giai đoạn mà phân tử này bị oxy hóa và phosphoryl hóa thànhdiphosphoglycerate-1, 3.
- Giai đoạn 7 (2) - nhằm chuyển nhóm phosphate thành ADP từ 1,3-diphosphoglycerate. Sản phẩm cuối cùng của bước này là sự hình thành 3-phosphoglycerate và ATP.
- Bước 8 (3) - chuyển từ 3-phosphoglycerate thành 2-phosphoglycerate. Quá trình này xảy ra dưới ảnh hưởng của enzyme phosphoglycerate mutase. Điều kiện tiên quyết để tạo ra phản ứng hóa học là sự hiện diện của magiê (Mg).
- Bước 9 (4) - 2 phosphoglycerta khử nước.
- Giai đoạn 10 (5) - phốt phát thu được từ các giai đoạn trước được chuyển sang ADP và PEP. Năng lượng từ phosphoenulpyrovate được chuyển đến ADP. Phản ứng yêu cầu sự có mặt của các ion kali (K) và magie (Mg).
Giai đoạn
Dạng biến đổi của đường phân
Quá trình đường phân có thể đi kèm với việc sản xuất thêm 1, 3 và 2, 3-biphosphoglycerat. 2,3-phosphoglycerate, dưới ảnh hưởng của các chất xúc tác sinh học, có thể quay trở lại quá trình đường phân và chuyển thành dạng 3-phosphoglycerate. Vai trò của các enzym này rất đa dạng, ví dụ, 2, 3-biphosphoglycerate, nằm trong hemoglobin, khiến oxy đi vào các mô, thúc đẩy sự phân ly và làm giảm ái lực của O2và hồng cầu.
Nhiều vi khuẩn thay đổi hình thức đường phân ở các giai đoạn khác nhau, làm giảm tổng số lượng hoặc biến đổi chúng dưới tác động của các enzym khác nhau. Một phần nhỏ vi khuẩn kỵ khí có các phương pháp phân hủy carbohydrate khác. Nhiều loài ưa nhiệt chỉ có 2 enzym đường phân, đó là enolase và pyruvate kinase.
Glycogen và tinh bột, disaccharid vàcác loại monosaccharid khác
Đường phân hiếu khí là một quá trình vốn có trong các loại carbohydrate khác, và cụ thể là nó vốn có trong tinh bột, glycogen, hầu hết các disaccharide (manose, galactose, fructose, sucrose và những loại khác). Các chức năng của tất cả các loại cacbohydrat nói chung là nhằm mục đích thu năng lượng, nhưng có thể khác nhau về các chi tiết cụ thể về mục đích, cách sử dụng, v.v. Ví dụ, glycogen tự tạo ra glycogenesis, thực chất là một cơ chế phospholytic nhằm thu năng lượng từ phân hủy glycogen. Bản thân glycogen có thể được lưu trữ trong cơ thể như một nguồn năng lượng dự trữ. Vì vậy, ví dụ, glucose thu được trong bữa ăn, nhưng không được não hấp thụ, sẽ tích tụ trong gan và sẽ được sử dụng khi cơ thể thiếu glucose để bảo vệ cá nhân khỏi sự gián đoạn nghiêm trọng trong cân bằng nội môi.
Ý nghĩa của quá trình đường phân
Glycolysis là một kiểu oxy hóa glucose duy nhất, nhưng không phải duy nhất trong cơ thể, tế bào của cả sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực. Enzyme đường phân tan trong nước. Phản ứng đường phân ở một số mô và tế bào chỉ có thể xảy ra theo cách này, ví dụ, trong tế bào nephron não và gan. Các cách khác để oxy hóa glucose trong các cơ quan này không được sử dụng. Tuy nhiên, các chức năng của đường phân không giống nhau ở mọi nơi. Ví dụ, mô mỡ và gan trong quá trình tiêu hóa sẽ lấy chất nền cần thiết từ glucose để tổng hợp chất béo. Nhiều loài thực vật sử dụng quá trình đường phân như một cách để chiết xuất phần lớn năng lượng của chúng.
