シェア:
解糖の相と機能
の 解糖 または解糖は、グルコース分子が2分子のピルビン酸に分解されるプロセスです。エネルギーは解糖によって生成され、解糖はさまざまな細胞プロセスで身体によって使用されます.
解糖は、この手順の発見者であったGustav EmbdenとOtto Fritz Meyerhofを記念して、Embden-Meyerhofサイクルとしても知られています。.
解糖は細胞内、具体的には細胞質内にあるサイトゾル内で生じる。これは真核生物および原核生物の両方のあらゆる種類の細胞で生成されるため、これはすべての生物において最も広く普及している手法です。.
これは、動物、植物、バクテリア、菌類、藻類、さらには原生動物さえもが解糖作用を受けやすいことを意味します。.
解糖の主な目的は、その後、体の他の細胞プロセスで使用されるエネルギーを生成することです.
解糖は、そこから酸素または酸素の存在が必要である細胞性呼吸または好気性呼吸の過程が生じる最初の工程に対応する。.
酸素が不足している環境の場合、解糖は発酵プロセスに寄与するため、重要な関与もあります。.
索引
- 1解糖の段階
- 1.1エネルギー要求段階
- 1.2エネルギー解放フェーズ
- 2解糖の機能
- 2.1神経保護
- 3参考文献
解糖の段階
解糖は10段階の結果として発生します。これらの10の段階は、2つの主要なカテゴリーを決定することで、簡単に説明することができます。もう1つは、より多くのエネルギーが生成または放出されることです。.
エネルギー必要量段階
それは、グルコースから得られるグルコース分子から始まります。そして、それはグルコース分子とフルクトース分子を持っています.
グルコース分子が分離されると、それはリン酸とも呼ばれる2つのリン酸基と結合します.
これらのリン酸は、アデノシン三リン酸（ATP）、細胞のさまざまな活動や機能に必要とされる主要なエネルギー源の一つと考えられている要素に由来しています.
これらのリン酸基の組み込みにより、グルコース分子は修飾され、そして別の名前をとる：フルクトース-1,6-ビスリン酸.
リン酸はこの新しい分子内で不安定な状況を生み出し、それは結果としてそれが二つの部分に分けられるということをもたらす。.
結果として、2つの異なる糖が生じ、それぞれがリン酸化特性と3つの炭素を持つ.
これら2つの糖は同じ塩基を持っていますが、それらはお互いを違うものにする特性を持っています.
最初のものはグリセルアルデヒド-3-リン酸と呼ばれ、解糖プロセスの次の段階に直接進むものです.
生成される2番目の3炭素リン酸糖は、頭字語DHAPで知られているジヒドロキシアセトンリン酸と呼ばれます。それはまたそれがプロセスから生成された最初の糖と同じ成分になった後に解糖の次のステップに参加します：グリセルアルデヒド-3-リン酸.
ジヒドロキシアセトンホスフェートのグリセルアルデヒド-3-ホスフェートへのこの変換は、細胞のサイトゾルに位置し、グリセロール-3-ホスフェートデヒドロゲナーゼと呼ばれる酵素を介して生成される。この変換プロセスは「グリセロールリン酸シャトル」として知られています。.
そして、一般的には、解糖の第一段階は２分子のトリオースホスフェートにおけるグルコース分子の修飾に基づいていると言える。酸化が起こらない段階です.
前記工程は反応と呼ばれる５つの工程からなり、各工程はそれ自身の特異的酵素によって触媒される。準備段階またはエネルギー要件の5つのステップは次のとおりです。
第一歩
解糖の最初のステップは、グルコースのグルコース-6-リン酸への変換です。この反応を触媒する酵素はヘキソキナーゼです。ここで、グルコース環はリン酸化されています.
リン酸化は、ＡＴＰ由来の分子にリン酸基を付加することからなる。結果として、解糖のこの時点で、1分子のATPが消費されています.
反応は酵素ヘキソキナーゼ、多くの6要素のリング状グルコース構造のリン酸化を触媒する酵素の助けを借りて起こります.
ＡＴＰ分子中のリン酸基の負電荷を保護するために原子マグネシウム（Ｍｇ）も介入する。.
このリン酸化の結果、グルコース-6-リン酸（G6P）と呼ばれる分子が生まれます。これは、グルコースの炭素6がリン酸基を獲得するためです。.
第二段階
解糖の第二段階は、グルコース-6-リン酸のフルクトース-6-リン酸（F6P）への変換を含む。この反応は酵素ホスホグルコースイソメラーゼの助けを借りて起こる。.
酵素の名前が示すように、この反応は異性化効果を伴います.
反応は、炭素 - 酸素結合の変換を含み、五員環の六員環を修飾する。.
最初の炭素が環の外側になるように、6員環を開いてから閉じると、再編成が行われます。.
第三段階
解糖の第3段階では、フルクトース-6-リン酸はフルクトース-1,6-二リン酸（FBP）に変換されます。.
解糖の最初のステップで起こる反応と同様に、ATPの2番目の分子はフルクトース-6-リン酸の分子に付加されるリン酸基を提供します。.
この反応を触媒する酵素はホスホフルクトキナーゼです。ステップ1のように、マグネシウム原子は負電荷を保護するのを助けるために含まれています.
第4ステップ
酵素アルドラーゼは、フルクトース1,6-ビスホスフェートを互いに異性体である2つの糖に分割します。これらの2つの糖は、ジヒドロキシアセトンリン酸とグリセルアルデヒド三リン酸です。.
この段階では、フルクトース-1,6-二リン酸（FBP）の切断を触媒して2つの3-炭素分子を生成する酵素アルドラーゼを使用します。これらの分子の1つはグリセルアルデヒド三リン酸と呼ばれ、もう1つはリン酸ジヒドロキシアセトンと呼ばれます.
ステップ5
酵素三リン酸イソメラーゼは急速に分子のジヒドロキシアセトンリン酸およびグリセルアルデヒド三リン酸を相互浸透させる。グリセルアルデヒドホスフェートは除去されおよび／または次の解糖段階で使用される.
グリセルアルデヒド三リン酸は解糖経路で続く唯一の分子である。その結果、生成されたすべてのジヒドロキシアセトンリン酸分子の後に酵素トリホスフェートイソメラーゼが続き、これがグリセルアルデヒドトリホスフェート中のジヒドロキシアセトンホスフェートを再配列して解糖を継続することができる。.
解糖経路のこの時点では、3つの炭素の2つの分子がありますが、グルコースはまだ完全にピルビン酸に変換されていません.
エネルギー解放フェーズ
最初の段階で生成された2つの3炭素糖分子は、今度は別の一連の変換を受けます。以下に説明するプロセスは、各糖分子に対して2回生成されます。.
そもそも、分子のうちの1つは2つの電子と2つのプロトンを取り除き、この放出の結果としてもう1つのリン酸が糖分子に追加されます。得られる成分は1,3-ビホスホグリセレートと呼ばれる.
次に、1,3-ビホスホグリセリン酸はリン酸基の1つを取り除きます。.
この時点でエネルギーが解放されます。このリン酸の放出から生じる分子は3-ホスホグリセリン酸と呼ばれます.
３－ホスホグリセレートはそれと同等の他の要素となるが、分子構造に関しては一定の特徴を有する。この新しい元素は2-ホスホグリセリン酸です.
解糖プロセスの最後から２番目のステップでは、水分子の喪失の結果として、２−ホスホグリセリン酸がホスホエノールピルビン酸に変換される。.
最後に、ホスホエノールピルビン酸は別のリン酸基を除去します。これはATP分子の創製、したがってエネルギーの放出も含みます。.
リン酸を含まない、ホスホエノールピルビン酸は、ピルビン酸分子を生成します。.
解糖の終わりに、２つのピルビン酸分子、４つのＡＴＰおよび２つのニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水素（ＮＡＤＨ）が生成され、後者は体内でのＡＴＰ分子の生成を促進する。.
すでに見たように、残りの5つの反応が起こるのは解糖の後半です。この段階は酸化的としても知られています.
さらに、特定の酵素が各工程に介在し、そしてこの段階の反応は各グルコース分子につき２回起こる。 5段階のメリットまたはエネルギー解放フェーズは次のとおりです。
第一歩
この工程において、２つの主な事象が起こり、そのうちの１つは、補酵素ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ）によってグリセルアルデヒド三リン酸が酸化されることである。そして他方で、分子は遊離リン酸基の付加によりリン酸化される。.
この反応を触媒する酵素はグリセルアルデヒド三リン酸デヒドロゲナーゼです。.
この酵素は適切な構造を含み、分子をニコチンアミドアデニンジヌクレオチドがグリセルアルデヒド三リン酸から水素を抽出し、NADをNADデヒドロゲナーゼ（NADH）に変換できるような位置に分子を保持します。.
次にリン酸基はグリセルアルデヒド三リン酸分子を攻撃し、それを酵素から遊離させて1,3ビスホスホグリコレート、NADHおよび水素原子を生成する。.
第二段階
この段階で、1,3ビスホスホグリセレートは酵素ホスホグリセレートキナーゼによってトリホスホグリセレートに変換される。.
この反応は出発物質からのリン酸基の喪失を含む。リン酸は、最初のATP分子を生成するアデノシン二リン酸分子に移動します.
実際には２分子の１，３ビホスホグリセレートが存在するので（解糖の段階１から３炭素の２つの生成物が存在したので）、２分子のＡＴＰが実際にこの工程で合成される。.
このＡＴＰの合成により、使用されたＡＴＰの最初の２つの分子はキャンセルされ、解糖のこの段階までＡＴＰの０分子のネットワークを引き起こす。.
やはり、マグネシウム原子がＡＴＰ分子のリン酸基中の負電荷を保護するために関与していることが観察される。.
第三段階
この工程は、３－ホスホグリセレート分子中のリン酸基の位置の単純な転位を含み、それはそれを２ホスホグリセレートに変換する。.
この反応の触媒作用に関与する分子は、ホスホグリセリン酸ムターゼ（ＰＧＭ）と呼ばれる。ムターゼは、ある分子のある位置から別の位置への官能基の転移を触媒する酵素です。.
反応機構は、最初に３ホスホグリセレートの２ '位に追加のホスフェート基を付加することにより進行する。次に、酵素は3 '位からホスフェートを除去し、2'ホスフェートのみを残して、2ホスホグリセレートを得る。このようにして、酵素はその元のリン酸化状態にも回復する.
第4ステップ
この工程は、ホスホグリセリン酸のホスホエノールピルビン酸（ＰＥＰ）への変換を含む。反応はエノラーゼ酵素によって触媒される.
エノラーゼは一群の水を除去するかまたはホスホグリセリン酸を脱水することにより作用する。酵素のポケットの特異性は、残りのリン酸結合が非常に不安定になるように基質中の電子を再配列させることを可能にし、したがって次の反応のために基質を調製する。.
ステップ5
解糖の最終段階は酵素ピルビン酸キナーゼの助けを借りてホスホエノールピルビン酸をピルビン酸に変換する.
酵素の名前が示唆するように、この反応はリン酸基の転移を含む。ホスホエノールピルビン酸の2 '炭素に結合したリン酸基はアデノシン二リン酸分子に転移してATPを産生する.
また、2分子のホスホエノールピルビン酸があるので、実際には2分子のアデノシン三リン酸またはATPが生成されます。.
解糖の機能
解糖のプロセスは、細胞エネルギーが生成される手順を表すため、すべての生物にとって極めて重要です。.
このエネルギー生成は、細胞の呼吸過程および発酵過程にも有利に働きます。.
糖を摂取して体内に入るグルコースは複雑な成分を持っています.
解糖を介して、この組成物を単純化し、それを身体がエネルギーの発生に利用できる化合物に変換することが可能である。.
解糖の過程を通じて、4分子のATPが生成されます。 ATPのこれらの分子はそれを通して生物がエネルギーを得てそして新しい細胞の創造を支持する主な方法です。したがって、これらの分子の生成は生物にとって不可欠です。.
神経保護
解糖がニューロンの行動に重要な役割を果たすことが研究により明らかにされている.
サラマンカ大学、カスティーリャ・イ・レオン神経科学研究所、サラマンカ大学病院の研究者らは、神経細胞の解糖が増加するとこれらの人がより急死になることを意味すると判断した.
これは、ニューロンが酸化ストレスと呼んでいるものに苦しんでいる結果です。その後、解糖が低いほど、ニューロンに対する抗酸化力が大きくなり、生存の可能性が高くなります。.
この発見の意味は、アルツハイマー病やパーキンソン病のような神経変性を特徴とする疾患の研究に良い影響を与えます。.
参考文献
- "ピルビン酸とは何ですか？"代謝ガイド。 2017年9月11日、代謝ガイドからの引用：guiametabolica.org
- 国立がん研究所の「解糖」。 2017年9月11日、国立癌研究所からの報告：cancer.gov
- Pichel、J.「科学と技術の普及のためのイベロアメリカ庁」の「ニューロンの解糖と酸化ストレスを制御するメカニズムを発見した」（2009年6月11日）。 2017年9月11日、イベロアメリカ科学技術普及庁からの引用：dicyt.com
- カーンアカデミーの「解糖」。 2017年9月11日、カーンアカデミーからの取得：en.khanacademy.org
- González、A。およびRaisman、J。「Glucolysis：細胞質ゾルのサイクル」（2005年8月31日）、Hypertexts of Biology Area。 2017年9月11日に生物学領域のハイパーテキストから取得：biologia.edu.ar
- スミス、J。ニュース医療の「解糖とは何か」（2017年5月31日）。 2017年9月11日のニュースメディカルからの取得：news-medical.net
- ベイリー、L.「グリコリシスの10のステップ」（2017年6月8日）Thoughcoで。 2017年9月11日、Thoughcoからの検索結果：thoughtco.com
- Ｂｅｒｇ、Ｊ．、Ｔｉｍｏｃｚｋｏ、Ｊ．ａｎｄ Ｓｔｒｙｅｒ、Ｌ。第5版」国立バイオテクノロジー情報センターにて。 2017年9月11日、国立バイオテクノロジー情報センターより入手：ncbi.nlm.nih.gov
- ClínicaUniversidad de Navarraの「グリセロール-3-リン酸デヒドロゲナーゼ」。 2017年9月11日、クリニカ大学ナバラ大学からの引用：cun.es
- カーンアカデミーの「細胞呼吸のステップ」 2017年9月11日、カーンアカデミーからの取得：en.khanacademy.org.