אנו מסבירים מהי גליקוליזה, שלביה, תפקידיה וחשיבותה בחילוף החומרים. כמו כן, מהי גלוקונאוגנזה.
מהי גליקוליזה?
גליקוליזה או גליקוליזה היא מסלול מטבולי המשמש כשלב הראשוני עבור יְרִידַת חֳמָרִים פחמימות פנימה יצורים חיים. הוא מורכב ביסודו בקרע של מולקולות גלוקוז דרך החמצון של מולקולת הגלוקוז, ובכך משיגים כמויות של אנרגיה כימית שמיש על ידי תאים.
גליקוליזה אינו תהליך פשוט, אלא מורכב מסדרה של עשרה תגובה כימית אנזימים עוקבים, שהופכים מולקולה אחת של גלוקוז (C6H12O6) לשניים של פירובט (C3H4O3), שימושי לתהליכים מטבוליים אחרים שממשיכים לספק אֵנֶרְגִיָה לאורגניזם.
סדרה זו של תהליכים יכולה להתרחש בנוכחות או היעדר חמצן, ומתרחשת בציטוזול של תאים, כחלק ראשוני של הנשימה התאית. במקרה של צמחים, זה חלק מה מחזור קלווין.
קצב התגובה של הגליקוליזה כל כך גבוה שתמיד היה קשה לחקור אותו. הוא התגלה רשמית ב-1940 על ידי אוטו מאיירהוף ואותן שנים מאוחר יותר על ידי לואיס לואר, אם כי כל זאת הודות לעבודות קודמות מסוף המאה התשע-עשרה.
נתיב חילוף חומרים זה נקרא בדרך כלל על שם שמות המשפחה של התורמים הגדולים ביותר לגילויו: נתיב Embden-Meyerhoff-Parnas. מצד שני, המילה "גליקוליזה" מגיעה מיוונית גליקוסים, "סוכר", ו תְמוּגָה, "מתנתקים".
שלבים של גליקוליזה
הגליקוליזה נחקרת בשני שלבים שונים, שהם:
- שלב ראשון: הוצאת אנרגיה. בשלב ראשון זה, מולקולת הגלוקוז הופכת לשני גליצרלדהידים, מולקולה בעלת תפוקת אנרגיה נמוכה. לשם כך צורכות שתי יחידות של אנרגיה ביוכימית (ATP, אדנוזין טרי פוספט). עם זאת, בשלב הבא תוכפל האנרגיה המתקבלת מהשקעה ראשונית זו.
כך, מ-ATP מתקבלות חומצות זרחתיות, התורמות לגלוקוז קבוצות פוספט, המרכיבות סוכר חדש ולא יציב. הסוכר הזה מתחלק במהרה, וכתוצאה מכך נוצרות שתי מולקולות דומות, פוספטיות ועם שלושה פחמנים.
למרות אותו מבנה, אחד מהם שונה, ולכן הוא מטופל בנוסף עם אנזימים לעשות אותו זהה לאחר, ובכך להשיג שתי תרכובות זהות. כל זה קורה בשרשרת של תגובות של חמישה שלבים. - שלב שני: השגת אנרגיה. הגליצרלדהיד בשלב הראשון הופך לתרכובת ביוכימית עתירת אנרגיה בשלב השני. לשם כך, הוא מתחבר לקבוצות פוספטים חדשות, לאחר שאיבד שתיים פרוטונים י אלקטרונים.
לפיכך, סוכרי הביניים הללו נתונים לתהליך של שינוי המשחרר בהדרגה את הפוספטים שלהם, וכך מקבלים ארבע מולקולות ATP (פי שניים מהכמות שהושקעה בשלב הקודם) ושתי מולקולות פירובט, שימשיכו את מחזורן. בעצמך, הגליקוליזה הסתיים. . השלב השני של התגובות מורכב מחמישה שלבים נוספים.
פונקציות של גליקוליזה
הגליקוליזה משיגה את האנרגיה הדרושה למנגנונים פשוטים ומורכבים.
הפונקציות העיקריות של הגליקוליזה הן פשוטות: השגת האנרגיה הביוכימית הנחוצה לתהליכים התאיים השונים. הודות ל-ATP המתקבל מפירוק הגלוקוז, צורות חיים רבות מקבלות את האנרגיה לשרוד או לעורר תהליכים כימיים מורכבים הרבה יותר.
מסיבה זו, הגליקוליזה פועלת בדרך כלל כטריגר ביוכימי או כפיצוץ למנגנונים עיקריים אחרים, כגון מחזור קלווין או מחזור קרבס. כל כך איקריוטים מה פרוקריוטים הם מתרגלים של גליקוליזה.
חשיבות הגליקוליזה
גליקוליזה הוא תהליך חשוב מאוד בתחום של בִּיוֹכִימִיָה. מצד אחד, יש לה חשיבות אבולוציונית רבה, שכן היא תגובת הבסיס לחיים מורכבים יותר ויותר ולתמיכה בחיים התאיים. מצד שני, המחקר שלהם חושף פרטים על המסלולים המטבוליים השונים הקיימים ועל היבטים אחרים של חיי התאים שלנו.
לדוגמה, מחקרים אחרונים באוניברסיטאות בספרד ובבית החולים האוניברסיטאי של סלמנקה זיהו קשרים בין הישרדות נוירונלית במוח לבין הגליקוליזה המוגברת. נוירונים ניתן למצוא אותם מאופקים. זה יכול להיות מפתח בהבנת מחלות כמו פרקינסון או מחלת אלצהיימר.
גליקוליזה וגלוקוניאוגנזה
אם גליקוליזה היא המסלול המטבולי שמפרק את מולקולת הגלוקוז לאנרגיה, גלוקונאוגנזה היא מסלול מטבולי שהולך בדרך הפוכה: בניית מולקולת גלוקוז ממבשרים שאינם פחמימות, כלומר לא קשורה כלל לסוכרים.
תהליך זה כמעט בלעדי לכבד (90%) ולכליות (10%), ומנצל משאבים כמו חומצות אמינו, לקטט, פירובט, גליצרול וכל חומצה קרבוקסילית כמקור פחמן. בהיעדר גלוקוז, כמו צום, הם מאפשרים לגוף להיות יציב ותפקוד לתקופה סבירה, בעוד מאגרי הגליקוגן בכבד נמשכים.