Етапи на гликолизата

Да направим преглед на гликолизата. Гликолизата е изключително важен биологичен процес. На практика тя протича във всички живи организми. Целта е глюкозата да се използва като гориво, да я разградим, да я лизираме, откъдето идва името на процеса гликолиза, което означава разграждане на глюкоза до две молекули пирогроздена киселина (пируват). Глюкозата съдържа шест въглеродни атома. Всяка от молекулите пируват има по три въглеродни атома. При разграждането на глюкозата до две молекули пируват общо печелим две молекули АТФ. Трябва да вложим две молекули АТФ, за да произведем четири. Следователно печелим две молекули АТФ. Това често се нарича подготвителен етап на гликолизата, в него инвестираме две молекули АТФ. След това произвеждаме четири молекули АТФ, което означава, че общо печелим две молекули АТФ. Виждаме това ето тук. Печелим две молекули АТФ при директното им производство по време на гликолиза. Освен това имаме редуциране на НАД до НАДН. Запомни, при редуцирането молекулата, която се редуцира, получава електрони. НАД е никотин-амид-аденин- ди-нуклеотид, имаме други видеа, в които говорим за него, той е интересна молекула, която не е много малка. Виждаме този положителен заряд, виждаме и, че НАД не само получава водород, но и губи положителния си заряд. Получава водород и електрон. Ако мислим, за това какво получава като цяло, можем да кажем, че получава хидриден анион. Хидридният анион обикновено не е свободен, но ако искаме да кажем какво получава НАД нетно или общо можем да кажем, че това, което получава, се равнява на хидриден анион. Получава водород и допълнителен електрон, така че НАД+ ще се редуцира до НАДН. Ще се редуцира до НАДН. След това НАДН може да се окисли в електрон-транспортната верига. Ще учим за нея по-късно, когато се занимаваме с окислително фосфорилиране и с производството на още повече АТФ. Глюкозата се разгражда до пируват, от молекула с шест въглеродни атома получаваме две молекули с по три въглеродни атома. Две молекули пируват. Към техните въглеродни атоми са свързани и други атоми, ще ги видим след малко. Общата печалба от гликолизата са две молекули АТФ. Имаме и редукция на две молекули НАД до НАДН, по-късно те могат да се използват за производството на още АТФ. Гликолизата обикновено е само началото на клетъчното дишане. Ако имаме кислород и тези продукти, някои от тях ще се придвижат към митохондриите, където може да протече цикълът на лимонената киселина, наричан и цикъл на Кребс. В митохонриите протича и окислително фосфорилиране. Ако в средата няма кислород, ще протече анаеробно дишане или ферментация. Ще говорим за това в следващи видеа, ще разберем какво се случва с тези продукти и как може да се възстанови запасът от НАД+. След като обяснихме много общо какво е гликолизата, да погледнем детайлите на процеса. Какво точно се случва. Когато разглеждам тези процеси в повече подробности, винаги оценявам колко сложни неща се случват в клетките ни във всеки един момент, както и сега. Всичко това е малко абстрактно и може да ни е трудно да си го представим, но тези процеси протичат в тялото хиляди пъти и постоянно, дори в момента. Те по никакъв начин не са, далечни от теб. Забавно е да разберем и как всичко това е било открито от учените. Но това е изцяло друга тема на разговор. Целта на видеото ни е да разберем механизма или реакциите, които протичат при гликолизата. Няма да навлизам в продробностите на процесите от страна на органичната химия. Това тук е молекула глюкоза. Виждаш, че тя има един, две, три, четири, пет, шест въглеродни атома. При първата стъпка глюкозата се фосфорилира, имаме цяло видео за фосфорилирането на глюкозата. Всички тези стъпки са катализирани от различни ензими. Фосфорилирането се катализира от хексокиназа. Киназа е общ термин за ензим, който фосфорилира или дефосфорилира, занимава се с фосфорилиране. Ензимите понижават активиращата енергия на реакцията, която катализират. Начинът на работа на хексокиназата включва кофактор, който е магнезиев йон. Говорили сме за това в други видеа, кофакторите могат да помогнат на ензима да понижи активиращата енергия. За фосфорилиране използваме фосфатна група от АТФ. Губим една молекула АТФ. Намираме се в подготвителния етап. Тази реакция върви от ляво надясно, това е съчетание от реакции. Фосфорилирането на глюкозата изисква свободна енергия, а АТФ може да отдели свободна енергия, затова съчетаваме тези две реакции, от ляво надясно. И за да обясним по-добре какво точно се случи при тази реакция, това тук беше заместено с това. След това имаме друга реакция, катализирана от ензим. Тази реакция е в равновесие, може да протече и в двете посоки. Но продуктите от дясната страна, както виждаме с напредване на процеса, тези продукти непрекъснато се превръщат в следващите продукти, така че тяхната концентрация намалява, което кара реакцията да протече в тази посока. Въпреки че точно тази реакция върви от глюкозо-6-фосфат към фруктозо-6-фосфат, тя може да бъде и в равновесие. Ензимът, който катализира тази реакция е глюкозо-6-фосфат изомераза. Това е ензим, който помага за превръщането на един изомер на веществото в друг изомер. Точно това се случва тук. Вместо този кислород да е свързан с този въглерод, тази връзка се образува с този въглерод. Имаме фруктоза, която съдържа пет въглеродни атома. Имаме петатомен пръстен, в който имаме четири въглеродни атома, докато тук имаме шестатомен пръстен, в който имаме пет въглеродни атоми. Връзката при този въглероден атом е основната разлика. След това имаме друга много силна реакция, която също е подпомогната от АТФ, и се катализира от фосфофруктокиназа. Отново имаме "киназа". Освен това използваме АТФ. Можеш да се сетиш какво ще се случи. Ще прикачим още една фосфатна група към фруктозо-6-фосфата, така вече имаме две фосфатни групи. Този водороден атом се заменя с друга фосфатна група. Тази реакция също е катализирана от ензим и магнезиев кофактор, кофакторът помага за стабилизирането на отрицателните заряди, асоциирани с фосфатните групи, но за това говорим в други видеа. Важното нещо е, че използваме още една молекула АТФ. Все още сме в подготвителния етап, минус още една молекула АТФ. Всеки път, когато погледна този процес се изненадвам, че всичко това се случва в клетките ни дори и сега. Всъщност, за да мога да говоря в момента, този процес трябва да протича, защото тялото ми се нуждае от глюкоза, от която да извлече енергия и да я превърне в молекули АТФ. Благодарение на това мускулите ми могат да се движат, мога да вдишвам и издишвам и всички останали неща, които трябва да се случат, за да говоря. Трябва да разбираме какво се случва по време на тези процеси. При целия процес на гликолиза разграждаме глюкоза. Това тук се е получило от глюкоза и фосфатни групи. При следващата стъпка ще го разградим чрез ензим, наречен фруктозодифосфат алдолаза. Алдолазите са ензими, които катализират алдолни реакции. При алдолна реакция две молекули могат да се свържат или една да се раздели на две. Разделяме я на две молекули с по три въглеродни атома. Това са вериги с по три въглеродни атома, глицерладехид-3-фосфат и това тук, тези съединения могат да преминават от едно в друго благодарение на друга изомераза – тази триозофосфат изомераза ето тук. На този етап от гликолизата можем да приемем, че имаме две от тези молекули. Имаме два пъти глицералдехид-3-фосфат. Пордължаваме като приемаме, че всяка реакция се случва по два пъти. Ако на някой етап се объркаш, ти препоръчвам да поставиш видеото на пауза. Виж как тези части и тези части могат да се свържат и да образуват това тук. Сега имаме друга реакция, която е катализирана от дехидрогеназа. Дехидрогеназите често, както и в този случай, участват в редукцията на НАД. Видяхме това в общото видео. НАД се редуцира. По късно НАДН може да се използва в електрон-транспортната верига за производството на още АТФ. Но при този процес добавяме още една фосфатна група към глицералдехид-3-фосфата. Виждаш, че тази фосфатна група не беше тук преди. Всъщност тук трябва да имам стрелки и в двете посоки. Тази реакция може да протече и в двете посоки. Както и тази реакция. Сега вече сме в етапа, при който започваме да печелим АТФ. Започваме с тази молекула, която има две фосфатни групи, след това използваме фосфоглицераткиназа и откъсваме една от тези фосфатни групи, при този процес синтезираме АТФ. Сега можем да кажем плюс една молекула АТФ, но трябва да запомним, че това се случва два пъти, тъй като имахме две молекули глицералдехид-3-фосфат. Понеже тази реакция протича два пъти, когато започнем с една молекула глюкоза, получаваме две молекули АТФ. Вече сме във фазата, в която произвеждаме АТФ. След това имаме реакция, катализирана от фосфоглицерат мутаза – мутазата е вид изомераза. Произнасянето на тези думи е малко трудно. Ще преместя функционална група от едно място на друго или ще пренесем една част от молекулата на друго място. Виждаш, че тази фосфатна група се премества от този въглероден атом на въглеродния атом в средата. След това използваме енолаза, след което пируваткиназа. Тук киназата ще се използва за дефосфорилиране на тази молекула тук. Което ни отвежда до начина, по който съм я нарисувал, това е пируватна (пирогроздена) киселина, тъй като имаме водороден атом ето тук. Ако водородът е отдаден и този кислород привлича електрони, бихме нарекли това пируват. Мисля, че това ще е краят на видеото. Не искам да се объркваш от това, което се случи тук, АДФ се превърна в АТФ, но реакцията протича два пъти. Затова имаме още един път "плюс 2хАТФ". Надявам се, че виждаш подготвителния етап, в него използваме АТФ, за да фосфорилираме глюкозата, след това използваме още една молекула АТФ тук, за да дадем втора фосфатна група на фруктозо-6-фосфата. След това имаме фазата, при която синтезираме АТФ. Произвеждаме НАДН, две молекули НАДН, защото вече всички реакции протичат по два пъти, приемаме, че това съединение тук се превръща в глицералдехид-3-фосфат, произвели сме две молекули АТФ, защото реакцията протича два пъти. Произвели сме две молкули АТФ ето тук. Надявам се, че всичко, за което говорихме започва да се изяснява.