糖分解は、体が自動的に実行する一連のプロセス全体です。知られているように、人間は日常のすべての活動を実行するために多くのエネルギーを必要とします。このため、彼は野菜、タンパク質、果物に基づいた良い食事を維持する必要があり、とりわけ最も重要なエネルギー源の1つを組み込んでいます、例えば、グルコース。グルコースは、食物を通して、そして後で他のものに変換されるさまざまな化学形態で体内に入ります。これは、さまざまな代謝プロセスから起こります。
糖分解とは
目次
糖分解は、体がグルコース分子の分解を開始して、体にエネルギーを提供できる物質を取得する方法を表します。これは、細胞のエネルギーを獲得するために、グルコースを酸化する原因となる代謝経路です。これは、このエネルギーを取り込む最も直接的な方法であり、さらに、炭水化物代謝内で一般的に選択されるルートの1つです。
その機能の中には、発酵および好気性呼吸プロセスにおける細胞エネルギーの起源の原因として、高エネルギー分子NADHおよびATPを生成することがあります。
糖分解が実行する別の機能は、好気性呼吸の要素として細胞呼吸のサイクルに移行するピルビン酸（細胞代謝内の基本分子）の作成です。さらに、3つおよび6つの炭素中間体を生成します。これらは、さまざまなセルラープロセスで一般的に使用されます。
糖分解は2つの段階で構成され、各段階は5つの反応で構成されます。ステージ番号1は最初の5つの反応を含み、次に元のグルコース分子が2つの3-ホスホグリセルアルデヒド分子に変換されます。
この段階は一般に準備段階と呼ばれます。つまり、ここでは、グルコースがそれぞれ3つの炭素からなる2つの分子に分割されます。この2つのリン酸（グリセルアルデヒド3リン酸の2つの分子）に組み込まれます。糖分解が植物で起こる可能性もあります、一般的にこの情報は糖分解pdfで説明される傾向があります。
糖分解の発見
1860年に糖分解酵素に関連する最初の研究が行われ、ルイ・パスツールによって準備されました。ルイ・パスツールは、さまざまな微生物の介入のおかげで発酵が起こることを発見しました。数年後の1897年、エドゥアルド・ブフナーは抽出物を発見しました。発酵を引き起こす可能性のある細胞。
1905年にArthurHardenとWilliamYoungが、発酵を行うには分子量の細胞画分が必要であると判断したため、理論に別の貢献がなされました。。
彼らはまた、低分子量および耐熱性を備えた細胞質画分、すなわち、ATP、ADPおよびNAD +タイプの補酵素が必要であると主張した。 1940年にオットーマイヤーホフと数年後に彼に加わったルイスルロワールの介入で確認された詳細がありました。彼らは、寿命が短く、糖分解反応における中間体の濃度が低く、常に急速であるなど、発酵経路を決定するのにいくつかの困難を抱えていました。
さらに、糖分解酵素は真核細胞および原核細胞のサイトゾルで発生することが示されたが、植物細胞では、糖分解反応は葉緑体内で発生するカルビンサイクルであった。系統発生的に古代の生物はこの経路の保存に含まれています、それはそれが最も古い代謝経路の1つと考えられているのは彼らのためです。この要約糖分解が終了すると、そのサイクルまたはフェーズについて広範囲に話すことができます。
糖分解サイクル
前に述べたように、糖分解には最も重要な一連のフェーズまたはサイクルがあります。これらは、糖分解スキームとして説明できるエネルギー消費フェーズとエネルギー利益フェーズです。単に各糖分解反応をリストすることによって。これらは、次に、以下で詳細に説明する4つの部分または基本的な要素に分解されます。
エネルギー消費フェーズ
これは、グルコース分子を2つのグリセルアルデヒド分子に変換する段階ですが、これを行うには、ヘキソキナーゼ、グルコース-6-Pイソメラーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、アルドラーゼ、トリオースの5つのステップが必要です。リン酸イソメラーゼ。これについては以下で詳しく説明します。
- ヘキソキナーゼ：グルコースのエネルギーを増加させるために、糖分解は反応を生成しなければなりません、これはグルコースのリン酸化です。さて、この活性化が起こるためには、ヘキソキナーゼ酵素によって触媒される反応、すなわち、リン酸基から一連の分子へのリン酸基の移動が必要である。マンノースとフルクトースを含む、グルコースに似ています。この反応が発生すると、他のプロセスで使用できますが、必要な場合に限ります。
- グルコース-6-Pイソメラーゼ：これは非常に重要なステップです。これは、糖分解の臨界相に影響を与える分子形状が定義されているためです。最初のステップは、反応生成物にリン酸基を追加するステップです。 、2つ目は、2つのグリセルアルデヒド分子が作成されるときです。これは、最終的に、ピルビン酸の前駆体になります。この反応では、グルコース6ホスフェートがフルクトース6ホスフェートに異性化され、これは酵素グルコース6ホスフェートイソメラーゼを介して行われます。
- ホスホフルクトキナーゼ：この糖分解プロセスでは、フルクトース6ホスフェートのリン酸化は炭素1で実行され、さらにATPの消費はPFK1としてよく知られているホスホフルクトキナーゼ1酵素を介して実行されます。
上記のすべてのために、リン酸塩は低い加水分解エネルギーと不可逆的なプロセスを持ち、最終的にフルクトース1,6ビスリン酸塩と呼ばれる製品を取得します。不可逆的な品質は、それを糖分解制御点に変えるために不可欠です。それが、糖分解に入ることができるグルコース以外の他の基質があるため、最初の反応ではなく、これに配置される理由です。
- アルドラーゼ：この酵素は、フルクトース1,6ビスホスフェートをトリオースと呼ばれる2つの3炭素分子に分解します。これらの分子は、ジヒドロキシアセトンホスフェートとグリセルアルデヒド3ホスフェートと呼ばれます。このブレークは、ちなみに、リバーシブルであるアルドール凝縮のおかげで行われます。
この反応の主な特徴として、20〜25 Kj / molの自由エネルギーがあり、これは通常の条件下では発生せず、自発的ではありませんが、細胞内条件になると、自由エネルギーは小さくなります。これは、基質の濃度が低く、反応を可逆的にするのはまさにこれです。
- トリオースホスフェートイソメラーゼ：この糖分解プロセスには、標準的で正の自由エネルギーがあり、これは好ましくないプロセスを生成しますが、負の自由エネルギーを生成します。これにより、G3Pが好ましい方向に形成されます。さらに、糖分解の残りのステップをたどることができるのはグリセルアルデヒド3リン酸だけであるため、ジヒドロキシアセトンリン酸反応によって生成された他の分子はグリセルアルデヒド3リン酸に変換されることを考慮に入れる必要があります。
グルコースのリン酸化には2つの利点があります。1つはグルコースを反応性代謝剤にすることに基づいています。2つ目はグルコース6ホスフェートが細胞膜を通過できないことです。これはグルコースとは大きく異なります。 、それはリン酸基によって分子に提供される負の電荷を持っているので、このように、それは交差することをより複雑にします。これにより、セルのエネルギー基板が失われるのを防ぎます。
さらに、フルクトースには、脂肪酸やクエン酸塩などの中間体の濃度に敏感なアロステリックセンターがあります。この反応では、酵素ホスホフルクトキナーゼ2が放出されます。これは、炭素2でのリン酸化と、それを調節する役割を果たします。
このステップでは、ATPのみが1番目と3番目のステップで消費されます。さらに、4番目のステップでは、グリセルアルデヒド-3-リン酸の分子が生成されますが、この反応では、2番目の分子が生成されます。これにより、そこから、以下のすべての反応が2回発生することを理解する必要があります。これは、同じ相から生成された2つのグリセルアルデヒド分子によるものです。
エネルギー利益フェーズ
ATPエネルギーは最初のフェーズで消費されますが、このフェーズでは、グリセルアルデヒドはより多くのエネルギーを持つ分子になるため、最終的な利点が得られます：4つのATP分子。このセクションでは、各糖分解反応について説明します。
- グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ：この反応では、グリセルアルデヒド-3-リン酸はNAD +を使用して酸化され、その後、リン酸イオンを分子に追加できます。これは、酵素グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼによって5段階で実行されます。 、化合物の総エネルギーを増加させます。
- ホスホグリセリン酸キナーゼ：この反応では、酵素ホスホグリセリン酸キナーゼがなんとか1,3ビスホスホグリセリン酸のリン酸基をADP分子に転移し、これがエネルギー利益経路の最初のATP分子を生成します。グルコースは2つのグリセルアルデヒド分子に変換されるため、このフェーズで2つのATPが回収されます。
- ホスホグリセリン酸ムターゼ：この反応で起こるのは、リン酸C3からC2への位置の変化です。どちらも非常に類似しており、自由エネルギーの変動がゼロに近い可逆エネルギーです。ここでは、前の反応で得られた3ホスホグリセリン酸が2ホスホグリセリン酸に変換されますが、この反応を触媒する酵素はホスホグリセリン酸ムターゼです。
- エノラーゼ：この酵素は、2ホスホグリセリン酸に二重結合を形成します。これにより、C2の水素とC3のOHによって形成された水分子が除去され、ホスホエノールピルビン酸が生成されます。
- ピルビン酸キナーゼ：ここでホスホエノールピルビン酸の脱リン酸化が起こり、次に酵素ピルビン酸とATPが得られます。これはピルビン酸キナーゼ（ちなみに、カリウムとに依存する酵素）から起こる不可逆的な反応です。マグネシウム。
糖分解の産物
反応における中間体の代謝方向は細胞の必要性に依存するため、各中間体は反応の生成物と見なすことができ、各生成物は（前に説明した反応に従って）次のようになります。
- グルコース6ホスフェート
- フルクトース6ホスフェート
- フルクトース1,6ビスホスフェート
- ジヒドロキシアセトンホスフェート
- グリセルアルデヒド3ホスフェート
- 1,3ビスホスホグリセリン酸
- 3ホスホグリセリン酸
- 2ホスホグリセレート
- ホスホエノールピルビン酸
- ピルビン酸
グルコネオジェネシス
これは、グリコーゲンの合成が単純な前駆体を介して行われる同化経路であり、これはグルコース6ホスフェートです。糖生成は肝臓と筋肉で発生しますが、後者ではそれほど発生しません。炭水化物を含む食品を食べた後に発生する可能性のある高グルコースレベルに応答して、インスリンを介して活性化されます。
新生が来る繰り返しグルコース単位、組み込むことによって作成され、以前に存在し、それは二つの鎖のautoglicosilanによって形成さグリコゲニンタンパク質に基づいていることスプリッタグリコーゲンへのUDP-グルコースの形をさらに、それらは鎖をグルコースの八量体に結合することができます。
