Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

8.2: Wat is glycolyse?
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Wat is glycolyse?
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT
* De tekstvertaling is door de computer gegenereerd

8.2: Wat is glycolyse?

Overzicht

Cellen maken energie door macromoleculen af te breken. Cellulaire ademhaling is het biochemische proces dat "voedselenergie" (van de chemische bindingen van macromoleculen) omzet in chemische energie in de vorm van adenosinetrifosfaat (ATP). De eerste stap van dit strak gereguleerde en ingewikkelde proces is glycolyse. Het woord glycolyse is afkomstig van het Latijnse glyco (suiker) en lysis (afbraak). Glycolyse heeft twee belangrijke intracellulaire functies: ATP en intermediaire metabolieten genereren om in andere routes te voeden. De glycolytische route zet één hexose (koolhydraat met zes koolstofatomen zoals glucose) om in twee triosemoleculen (koolhydraat met drie koolstofatomen) zoals pyruvaat, en een netto van twee moleculen ATP (vier geproduceerd, twee verbruikt) en twee moleculen nicotinamide adenine dinucleotide (NADH).

Opheldering van glycolyse

Wist je dat glycolyse de eerste biochemische route was die werd ontdekt? In het midden van de 19e eeuw, Louis Pasteur stelde vast dat micro-organismen de afbraak van glucose veroorzaken bij afwezigheid van zuurstof (fermentatie). In 1897 ontdekte Eduard Buchner dat fermentatiereacties nog steeds kunnen worden uitgevoerd in celvrije gistextracten, bereikt door de cel open te breken en het cytoplasma te verzamelen dat de oplosbare moleculen en organellen bevat. Kort daarna in 1905, Arthur Harden en William Young ontdekt dat de snelheid van fermentatie verlaagt zonder de toevoeging van anorganisch fosfaat (Pi) en de fermentatie vereist de aanwezigheid van zowel een warmtegevoelige component (later geïdentificeerd als een aantal enzymen bevatten) en een hittestabiele fractie met laag molecuulgewicht (anorganische ionen, ATP, ADP en co-enzymen zoals NAD). Tegen 1940 werd met de inspanning van vele individuen het volledige pad van glycolyse vastgesteld door Gustav Embden, Otto Meyerhof, Jakub Karol Parnas, et al . In feite staat glycolyse nu bekend als de EMP-route.

Destiny of Glucose

Glucosekunnen cellen op twee manieren binnendringen: Vergemakkelijkte diffusie via een groep van integrale eiwitten die GLUT-eiwitten (glucosetransporter) worden genoemd en die glucose naar het cytosol transporteren. Leden van de GLUT-eiwitfamilie zijn aanwezig in specifieke weefsels door het hele menselijk lichaam. Als alternatief verplaatst secundair actief transport glucose tegen zijn concentratiegradiënt via een transmembraan symportereiwit. De symporter gebruikt de elektrochemische energie van het pompen van een ion. Voorbeelden zijn de aan natrium-glucose gekoppelde transporteurs in de dunne darm, het hart, de hersenen en de nieren.

Onder zowel aërobe (O 2 -rijke) als anaërobe (O 2- deficiënte) omstandigheden kan glycolyse beginnen zodra glucose het cytosol van een cel binnendringt. Er zijn twee hoofdfasen van glycolyse. De eerste fase vereist energie en wordt beschouwd als een voorbereidende stap, waarbij glucose in de cel wordt vastgehouden en de ruggengraat van zes koolstofatomen wordt geherstructureerd zodat deze efficiënt kan worden gesplitst. De tweede fase is de pay-off-fase, releasing energie en het genereren van pyruvaat.

Lot van Pyruvate

Afhankelijk van het zuurstofniveau en de aanwezigheid van mitochondriën, kan pyruvaat een van de twee mogelijke lotgevallen hebben. Onder aërobe omstandigheden, met mitochondriën aanwezig, komt pyruvaat de mitochondriën binnen en ondergaat het de citroenzuurcyclus en de elektronentransportketen (ETC) om te worden geoxideerd tot CO 2 , H 2 O en zelfs meer ATP. Daarentegen ondergaat pyruvaat onder anaërobe omstandigheden (dwz werkende spieren) of gebrek aan mitochondriën (dwz prokaryoten), lactaatfermentatie (dwz wordt gereduceerd tot lactaat in anaërobe omstandigheden). Interessant is dat gist en sommige bacteriën onder anaërobe omstandigheden pyruvaat in ethanol kunnen omzetten via een proces dat bekend staat als alcoholfermentatie.

Regulatie van glycolyse

Strikte controle en regulering van door enzymen gemedieerde metabole routes, zoals glycolyse, is van cruciaal belang voor het goed functioneren van een organisme. Controle wordt uitgeoefend door substraatbeperking of enzymgebonden regulatie. Substraatbeperking treedt op wanneer de concentratie van substraat en producten in de cel bijna in evenwicht is. Bijgevolg bepaalt de beschikbaarheid van het substraat de reactiesnelheid. Bij enzymgekoppelde regulatie is de concentratie van substraat en producten ver verwijderd van het evenwicht. De activiteit van het enzym bepaalt de reactiesnelheid, die de flux van de totale route regelt. Bij glycolyse zijn de drie regulerende enzymen hexokinase, fosfofructokinase en pyruvaatkinase.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter