Giai đoạn thứ hai của quá trình đường phân

«Các bước đầu tiên của quá trình đường phân

Enzyme đầu tiên được sử dụng trong giai đoạn thứ hai của quá trình đường phân là glyceraldehyd 3-phosphat dehydrogenase; dehydrogenase là enzym xúc tác chuyển năng lượng khử từ một phân tử khử bị oxy hóa sang một phân tử khác bị khử (phản ứng oxy hóa khử). Cơ chất của enzym này là NAD (nicotidamide adenin dinucleotide) và FAD (flavin adenin dinucleotide).
Trong bước này, dehydrogenase xúc tác sự chuyển đổi glyceraldehyde 3-phosphate thành 1,3-bisphosphoglycerate: trên cùng một vị trí xúc tác, nhóm aldehyde bị oxy hóa thành carboxyl với sự khử NAD + thành NADH và sau đó, nhóm carboxyl có thể để tạo liên kết anhydrit với orthophosphat. Quá trình đầu tiên là rất gắng sức (nó giải phóng năng lượng) trong khi quá trình thứ hai là rất gắng sức (nó đòi hỏi năng lượng); nếu không có vị trí xúc tác, phản ứng toàn cục sẽ không diễn ra: phản ứng đầu tiên sẽ xảy ra với sự giải phóng năng lượng sẽ bị phân tán dưới dạng nhiệt và do đó, sẽ không thể sử dụng để hình thành liên kết anhydrit.

Sau khi hình thành 1,3-bisphosphoglycerate, enzyme sẽ tiếp tục cấu trúc ban đầu và sẵn sàng hoạt động trên một cơ chất mới.

Sau đó đến phosphoglycerate kinase cho phép chuyển một phosphoryl từ 1,3-bisphosphoglycerate thành một phân tử ADP; chúng tôi đã thu được ATP (một ATP cho mỗi phân tử glyceraldehyde 3-phosphate, do đó, hai ATP cho mỗi phân tử glucose ban đầu) bù đắp năng lượng tiêu hao của giai đoạn đầu của quá trình đường phân.
Anion arsenat (AsO43-) ảnh hưởng đến con đường đường phân vì nó có thể thay thế photphat trong phản ứng đầu tiên của giai đoạn thứ hai của quá trình đường phân, tạo ra 1-arsenio 3-phosphoglycerat rất không ổn định và ngay khi không có xúc tác trang web, thủy phân giải phóng "arsenate trở lại tuần hoàn. Do đó, asenat bắt chước hoạt động của photphat và đi vào vị trí xúc tác: khi có mặt của asenat, phản ứng tạo ATP (từ 1,3-bisphosphoglycerat thành 3-photphoglycerat) không diễn ra vì 3-photphat glyceraldehit được chuyển đổi trực tiếp thành 3-phosphoglycerate; không có sẵn ATP, các tế bào sẽ chết (ngộ độc axit asen).

Trong phản ứng thứ ba của giai đoạn oxy hóa, 3-phosphoglycerate được chuyển thành 2-phosphoglycerate nhờ tác động của phosphoglycerate mutase; phản ứng liên quan đến chất trung gian 2,3-bisphosphoglycerate.

Trong bước tiếp theo, một loại enzyme can thiệp vào enolase có thể xúc tác việc loại bỏ một phân tử nước từ bộ xương cacbon của 2-phosphoglycerate, thu được phosphoenol nhiệt phân (PEP);

PEP có tiềm năng cao để chuyển một phosphoryl: nó chuyển, thông qua hoạt động của một enzym pyruvate kinase, một phosphoryl đến ADP để cung cấp ATP, trong bước thứ năm của giai đoạn thứ hai, thu được pyruvate.

2-phosphoglycerate và 3-phosphoglycerate có công suất truyền thấp của một phosphoryl, do đó, để thu được ATP từ các phân tử này, 3-phosphoglycerate được chuyển thành 2-phosphoglycerate, trong quá trình đường phân, vì nó thu được từ PEP mà là một các loài có tiềm năng chuyển giao cao.

Trước khi tiếp tục, hãy mở ngoặc đơn về 2,3-bisphosphoglycerate; chất thứ hai có mặt trong tất cả các tế bào mà quá trình đường phân xảy ra với nồng độ rất thấp (nó là trung gian của phản ứng thứ ba của giai đoạn thứ hai của quá trình đường phân). Mặt khác, trong hồng cầu, 2,3-bisphosphoglycerate có nồng độ tĩnh là 4-5 mM (nồng độ tối đa) vì chúng sở hữu hệ thống enzym có nhiệm vụ sản xuất ra nó; trong hồng cầu có sự sai lệch từ quá trình đường phân để tạo ra 2,3-bisphosphoglycerate: 1,3-bisphosphoglycerate được chuyển thành 2,3-bisphosphoglycerate do tác động của bisphosphoglycerate đột biến (hồng cầu) và 2,3-bisphosphoglycerate, bằng tác dụng của bisphosphoglycerate phosphatase (hồng cầu) trở thành 3-phosphoglycerate. Sau đó, trong hồng cầu, một phần 1,3-bisphosphoglycerate thu được từ quá trình đường phân được chuyển thành 2,3-bisphosphoglycerate, sau đó trở lại con đường đường phân dưới dạng 3-phosphoglycerate; làm như vậy, bước thứ ba của giai đoạn oxy hóa quá trình đường phân từ đó thu được ATP. Lượng ATP bị mất là cái giá mà một hồng cầu sẵn sàng trả để giữ được nồng độ 2,3-bisphosphoglycerate mà các tế bào này cần vì nó ảnh hưởng đến khả năng liên kết oxy của "hemoglobin".
Chúng ta đã thấy rằng trong phản ứng đầu tiên của giai đoạn thứ hai của quá trình đường phân, NAD + bị khử thành NADH nhưng điều cần thiết là, sau khi thu được pyruvate, NADH được chuyển thành NAD +: điều này xảy ra với quá trình lên men lactic (thu được lactate) hoặc bằng cách lên men rượu (pyruvate decarboxylase decarboxylat hóa pyruvate và dehydrogenase tạo thành ethanol); lên men không có oxy (vi khuẩn kỵ khí).
Do quá trình lên men lactic, axit lactic, nếu không được xử lý đầy đủ, sẽ tích tụ trong cơ và giải phóng H +, gây co cơ không tự chủ và do đó, chuột rút; cơ bắp khi bị căng thẳng mạnh cũng có thể đạt đến độ pH tối thiểu là 6,8.
Thông qua chu trình Cori, một phần mệt mỏi của cơ được chuyển đến gan khi cơ bị quá tải. Giả sử cơ hoạt động mà không cần cung cấp oxy (giả thiết sai): nếu cơ hoạt động vừa phải thì ATP cần cho quá trình co sẽ được cung cấp hoàn toàn bằng đường phân. lactate, do đó được xử lý, thành glucose. Trong thực tế, cơ khai thác quá trình chuyển hóa hiếu khí: nếu có oxy, cơ sẽ khai thác, trên hết là ATP do quá trình chuyển hóa hiếu khí cung cấp và khi không còn oxy, quá trình chuyển hóa kỵ khí được tăng tốc thông qua chu trình Cori. . Chu trình này giả định rằng lactate được chuyển từ cơ đến gan, tại đó, bằng cách tiêu hao năng lượng, glucose được sản xuất nhiều hơn và trở lại cơ. Thông qua chu trình này, một phần ATP tiêu thụ trong cơ được cung cấp bởi gan, thông qua quá trình tạo gluconeogenesis, có khả năng tạo ra glucose mà cơ có thể sử dụng để lấy ATP.
Quá trình chuyển hóa glucose được mô tả cho đến nay không bao gồm oxy nhưng quá trình chuyển hóa hiếu khí của glucose cho phép thu được lượng ATP cao hơn 17-18 lần so với lượng ATP thu được bằng con đường đường phân, do đó, khi tế bào có khả năng lựa chọn giữa hiếu khí và ed. yếm khí, ủng hộ trước đây.
Trong quá trình trao đổi chất hiếu khí, pyruvate đi vào ty thể, nơi nó trải qua các quá trình biến đổi và cuối cùng thu được carbon dioxide và nước; Bằng cách này, 34 phân tử ATP thu được cho mỗi phân tử glucoza bị phân huỷ.