Гликолиз - Glycolysis
 |
Гликолиз (из глюкоза, более старый термин[1] для глюкозы + -лиз деградация) является метаболический путь что обращает глюкоза C6ЧАС12О6, в пируват, CH3COCOO− (пировиноградная кислота) и водород ион, H+. В свободная энергия высвобождаемый в этом процессе, используется для образования высокоэнергетических молекул АТФ (аденозинтрифосфат ) и НАДН (восстановленный никотинамид аденин динуклеотид ).[2][3][4] Гликолиз - это последовательность десяти фермент -катализируемые реакции. Наиболее моносахариды, Такие как фруктоза и галактоза, может быть преобразован в один из этих промежуточных продуктов. Промежуточные продукты также могут быть полезны напрямую, а не просто использоваться в качестве стадий в общей реакции. Например, промежуточный дигидроксиацетонфосфат (DHAP) является источником глицерин который соединяется с жирными кислотами с образованием жира.
Гликолиз - это кислородно-независимый метаболический путь. Широкое распространение гликолиза указывает на то, что это древний путь метаболизма.[5] Действительно, реакции, составляющие гликолиз и его параллельный путь, пентозофосфатный путь, протекают катализируемые металлами под действием бескислородные условия из Архейский океаны, также в отсутствие ферментов.[6]
У большинства организмов гликолиз происходит в цитозоль. Самый распространенный тип гликолиза - это Путь Эмбден-Мейерхоф-Парнас (EMP), который был открыт Густав Эмбден, Отто Мейерхоф, и Якуб Кароль Парнас. Гликолиз также относится к другим путям, таким как Путь Энтнера – Дудорова и различные гетероферментативные и гомоферментативные пути. Однако обсуждение здесь будет ограничено дорогой Эмбден – Мейерхоф – Парнас.[7]
Путь гликолиза можно разделить на две фазы:[3]
- Подготовительный (или инвестиционный) этап - расходуется АТФ.
- Фаза выплаты - в которой производится АТФ.
Обзор
Общая реакция гликолиза:
Использование символов в этом уравнении делает его несбалансированным по отношению к атомам кислорода, атомам водорода и зарядам. Атомный баланс поддерживается двумя фосфатами (Pя) группы:[8]
- Каждый существует в виде гидрофосфат анион (HPO42−), диссоциируя с вкладом 2 H+ общий
- Каждый освобождает атом кислорода, когда он связывается с аденозиндифосфат (ADP) молекула, вносящая 2 O в целом
Расходы уравновешиваются разницей между ADP и ATP. В клеточной среде все три гидроксильные группы АДФ диссоциируют на -O− и H+, давая ADP3−, и этот ион стремится существовать в ионной связи с Mg2+, давая ADPMg−. АТФ ведет себя идентично, за исключением того, что он имеет четыре гидроксильные группы, давая ATPMg2−. Когда эти различия вместе с истинными зарядами двух фосфатных групп рассматриваются вместе, чистые заряды -4 на каждой стороне уравновешиваются.
Для простого ферментации, метаболизм одной молекулы глюкозы в две молекулы пирувата дает чистый выход двух молекул АТФ. Большинство клеток затем будут проводить дальнейшие реакции, чтобы «погасить» использованный НАД.+ и произвести конечный продукт этиловый спирт или же молочная кислота. Многие бактерии используют неорганические соединения в качестве акцепторов водорода для регенерации НАД.+.
Ячейки, выполняющие аэробного дыхания синтезируют гораздо больше АТФ, но не в процессе гликолиза. Эти дальнейшие аэробные реакции используют пируват, и НАДН + Н+ от гликолиза. Эукариотическое аэробное дыхание производит приблизительно 34 дополнительных молекулы АТФ для каждой молекулы глюкозы, однако большинство из них вырабатываются по механизму, существенно отличному от фосфорилирование на уровне субстрата в гликолизе.
Низкая выработка энергии на глюкозу при анаэробном дыхании по сравнению с аэробным дыханием приводит к большему потоку через этот путь в условиях гипоксии (с низким содержанием кислорода), если не будут найдены альтернативные источники анаэробно окисляемых субстратов, таких как жирные кислоты.
| Метаболизм общего моносахариды, включая гликолиз, глюконеогенез, гликогенез и гликогенолиз |
|---|
 |
История
Путь гликолиза, как он известен сегодня, полностью раскрылся почти за 100 лет.[9] Чтобы понять путь в целом, потребовались объединенные результаты множества небольших экспериментов.
Первые шаги в понимании гликолиза начались в девятнадцатом веке с винодельческой промышленности. По экономическим причинам французская винодельческая промышленность пыталась выяснить, почему вино иногда становится неприятным, вместо того, чтобы превращаться в спирт. Французский ученый Луи Пастер исследовал этот вопрос в 1850-х годах, и результаты его экспериментов положили начало долгому пути к выяснению пути гликолиза.[10] Его эксперименты показали, что брожение происходит под действием живых организмов. микроорганизмы; и что потребление глюкозы дрожжами снизилось в аэробных условиях ферментации по сравнению с анаэробными условиями ( Эффект пастера ).[11]
Понимание составляющих этапов гликолиза было обеспечено экспериментами по неклеточной ферментации Эдуард Бюхнер в течение 1890-х гг.[12][13] Бюхнер продемонстрировал, что преобразование глюкозы в этанол возможно с использованием неживого дрожжевого экстракта (из-за действия ферменты в выписке).[14] Этот эксперимент не только произвел революцию в биохимии, но и позволил более поздним ученым проанализировать этот путь в более контролируемых лабораторных условиях. В серии экспериментов (1905-1911) ученые Артур Харден и Уильям Янг обнаружил еще кусочки гликолиза.[15] Они обнаружили регулирующие эффекты АТФ на потребление глюкозы во время спиртовой ферментации. Они также пролили свет на роль одного соединения в качестве промежуточного продукта гликолиза: 1,6-бисфосфата фруктозы.[16]
Выяснение содержания фруктозо-1,6-бисфосфата было выполнено путем измерения CO2 уровни, когда дрожжевой сок инкубировали с глюкозой. CO2 производство быстро росло, а затем замедлялось. Харден и Янг отметили, что этот процесс возобновится, если к смеси будет добавлен неорганический фосфат (Pi). Харден и Янг пришли к выводу, что этот процесс дает органические эфиры фосфорной кислоты, и дальнейшие эксперименты позволили им извлечь дифосфат фруктозы (F-1,6-DP).
Артур Харден и Уильям Янг вместе с Ником Шеппардом во втором эксперименте определили, что термочувствительная высокомолекулярная субклеточная фракция (ферменты) и термочувствительная низкомолекулярная фракция цитоплазмы (АДФ, АТФ и НАД+ и другие кофакторы ) необходимы вместе для продолжения брожения. Этот эксперимент начался с наблюдения, что диализованный (очищенный) дрожжевой сок не может сбраживать или даже создавать фосфат сахара. Эта смесь была спасена добавлением недиализированного дрожжевого экстракта, который был кипячен. Кипячение дрожжевого экстракта делает все белки неактивными (поскольку это денатурирует их). Способность вареного экстракта и диализованного сока к завершению ферментации предполагает, что кофакторы были небелковыми по своему характеру.[15]
В 1920-е гг. Отто Мейерхоф смог связать воедино некоторые из множества отдельных элементов гликолиза, открытых Бюхнером, Харденом и Янгом. Мейерхоф и его команда смогли извлечь различные гликолитические ферменты из мышечная ткань, и объединить их, чтобы искусственно создать путь от гликогена до молочной кислоты.[17][18]
В одной статье Мейерхоф и ученый Ренате Юнович-Кокколати исследовали реакцию, которая расщепляет 1,6-дифосфат фруктозы на два триозофосфата. Предыдущая работа предположила, что расщепление происходит через 1,3-дифосфоглицеральдегид плюс окислительный фермент и уютамазу. Мейерхофф и Юнович обнаружили, что на константу равновесия для изомеразной и альдозной реакции не влияют неорганические фосфаты или какие-либо другие ферменты-ферменты или окисляющие ферменты. Далее они удалили дифосфоглицеральдегид как возможное промежуточное соединение при гликолизе.[18]
Со всеми этими вещами, доступными к 1930-м годам, Густав Эмбден предложил подробный, пошаговый план этого пути, который мы теперь знаем как гликолиз.[19] Наибольшие трудности в определении сложности пути были из-за очень короткого времени жизни и низких стационарных концентраций промежуточных продуктов быстрых гликолитических реакций. К 1940-м годам Мейерхоф, Эмбден и многие другие биохимики наконец решили загадку гликолиза.[18] Понимание изолированного пути было расширено в последующие десятилетия, чтобы включить дополнительные детали его регуляции и интеграции с другими метаболическими путями.
Последовательность реакций
Сводка реакций
+
2 × 3-фосфоглицерат
2 × 2-фосфоглицерат
2 × Фосфоенолпируват
2 × Пируват
Подготовительный этап
Первые пять этапов гликолиза считаются подготовительной (или инвестиционной) фазой, поскольку они потребляют энергию для преобразования глюкозы в два трехуглеродных сахарных фосфата.[3] (G3P ).
| ||||||||||||||||||||
Первый шаг - фосфорилирование глюкозы семейством ферментов, называемых гексокиназы с образованием глюкозо-6-фосфата (G6P). Эта реакция потребляет АТФ, но она поддерживает низкую концентрацию глюкозы, способствуя непрерывному транспорту глюкозы в клетку через переносчики плазматической мембраны. Кроме того, он блокирует утечку глюкозы - клетке не хватает транспортеров для G6P, и свободная диффузия из клетки предотвращается из-за заряженной природы G6P. В качестве альтернативы глюкоза может быть образована из фосфоролиз или же гидролиз внутриклеточного крахмала или гликогена.
В животные, изофермент гексокиназы называется глюкокиназа также используется в печени, которая имеет гораздо более низкое сродство к глюкозе (Kм в районе нормальной гликемии) и отличается регулирующими свойствами. Различное сродство к субстрату и альтернативная регуляция этого фермента отражают роль печени в поддержании уровня сахара в крови.
Кофакторы: Mg2+
| ||||||||||||||||||||
G6P затем преобразовывается в фруктозо-6-фосфат (F6P) пользователя глюкозофосфат изомераза. Фруктоза на этом этапе также может вступить в гликолитический путь путем фосфорилирования.
Изменение структуры представляет собой изомеризацию, при которой G6P превращается в F6P. Для протекания реакции требуется фермент, фосфоглюкозоизомераза. Эта реакция легко обратима при нормальных условиях клетки. Однако это часто происходит из-за низкой концентрации F6P, который постоянно расходуется на следующем этапе гликолиза. В условиях высокой концентрации F6P эта реакция легко протекает в обратном направлении. Это явление можно объяснить Принцип Ле Шателье. Изомеризация до кетосахара необходима для стабилизации карбаниона на четвертой стадии реакции (ниже).
| ||||||||||||||||||||
Затраты энергии на другой АТФ на этом этапе оправданы двумя способами: гликолитический процесс (до этого этапа) становится необратимым, а поданная энергия дестабилизирует молекулу. Поскольку реакция катализируется фосфофруктокиназа 1 (ПФК-1) связан с гидролизом АТФ (энергетически выгодная стадия), он, по сути, необратим, и для обратного превращения во время процесса необходимо использовать другой путь. глюконеогенез. Это делает реакцию ключевым регулятором (см. Ниже). Это также шаг, ограничивающий скорость.
Кроме того, второе событие фосфорилирования необходимо для образования двух заряженных групп (а не только одной) на последующей стадии гликолиза, обеспечивая предотвращение свободной диффузии субстратов из клетки.
Эту же реакцию можно катализировать пирофосфат-зависимая фосфофруктокиназа (PFP или же ППи-ПФК), который содержится в большинстве растений, некоторых бактериях, архее и простейших, но не в животных. Этот фермент использует пирофосфат (PPi) в качестве донора фосфата вместо АТФ. Это обратимая реакция, увеличивающая гибкость гликолитического метаболизма.[20] Более редкий вариант АДФ-зависимого фермента PFK был идентифицирован у видов архей.[21]
Кофакторы: Mg2+
| ||||||||||||||||||||||||||
Дестабилизация молекулы в предыдущей реакции позволяет расщепить гексозное кольцо на альдолаза на два триозных сахара: дигидроксиацетонфосфат (кетоза) и глицеральдегид-3-фосфат (альдоза). Существует два класса альдолаз: альдолазы класса I, присутствующие у животных и растений, и альдолазы класса II, присутствующие в грибах и бактериях; два класса используют разные механизмы расщепления кетозного кольца.
Электроны, делокализованные при разрыве углерод-углеродной связи, ассоциируют со спиртовой группой. Образующийся карбанион стабилизируется структурой самого карбаниона за счет резонансного распределения заряда и присутствия простетической группы заряженных ионов.
| ||||||||||||||||||||
Триозофосфат изомераза быстро превращает дигидроксиацетонфосфат с глицеральдегид-3-фосфат (GADP), который переходит в гликолиз. Это выгодно, поскольку он направляет дигидроксиацетонфосфат по тому же пути, что и глицеральдегид-3-фосфат, упрощая регулирование.
Фаза выплаты
Вторая половина гликолиза известна как фаза отдачи, характеризующаяся чистым приростом богатых энергией молекул АТФ и НАДН.[3] Поскольку глюкоза приводит к образованию двух триозных сахаров на подготовительной фазе, каждая реакция в фазе компенсации происходит дважды на молекулу глюкозы. Это дает 2 молекулы НАДН и 4 молекулы АТФ, что приводит к чистому приросту 2 молекул НАДН и 2 молекул АТФ от гликолитического пути на глюкозу.
| ||||||||||||||||||||
Альдегидные группы триозных сахаров: окисленный, и неорганический фосфат добавляется к ним, образуя 1,3-бисфосфоглицерат.
Водород используется для восстановления двух молекул НАД+, носитель водорода, с образованием НАДН + ЧАС+ для каждой триозы.
Баланс атомов водорода и баланс заряда поддерживаются, поскольку фосфат (Pя) группа действительно существует в виде гидрофосфат анион (HPO42−),[8] который диссоциирует, чтобы внести дополнительный H+ ion и дает чистый заряд -3 с обеих сторон.
Здесь, арсенат (AsO43−), анион, родственный неорганическому фосфату, может заменять фосфат в качестве субстрата с образованием 1-арсено-3-фосфоглицерата. Это, однако, нестабильно и легко гидролизуется с образованием 3-фосфоглицерат, промежуточное звено на следующем этапе пути. В результате обхода этого этапа молекула АТФ, генерируемая из 1-3 бисфосфоглицерат в следующей реакции не будет, даже если реакция продолжается. В результате арсенат препятствует гликолизу.[22]
| ||||||||||||||||||||
Этот шаг представляет собой ферментативный перенос фосфатной группы из 1,3-бисфосфоглицерат в ADP через фосфоглицераткиназа, образуя АТФ и 3-фосфоглицерат. На этом этапе гликолиз достиг точки безубыточности: 2 молекулы АТФ были израсходованы, и теперь синтезированы 2 новые молекулы. Этот шаг, один из двух фосфорилирование на уровне субстрата шаги, требуется ADP; таким образом, когда в клетке много АТФ (и мало АДФ), эта реакция не происходит. Поскольку АТФ относительно быстро распадается, когда он не метаболизируется, это важный регуляторный пункт в гликолитическом пути.
ADP на самом деле существует как ADPMg−, а АТФ как ATPMg2−, уравновешивая заряды на −5 с обеих сторон.
Кофакторы: Mg2+
| ||||||||||||||||||||
Фосфоглицератмутаза изомерисы 3-фосфоглицерат в 2-фосфоглицерат.
| ||||||||||||||||||||
Энолаза следующие новообращенные 2-фосфоглицерат к фосфоенолпируват. Эта реакция представляет собой реакцию элиминирования с участием E1cB механизм.
Кофакторы: 2 мг2+, один «конформационный» ион для координации с карбоксилатной группой субстрата и один «каталитический» ион, который участвует в дегидратации.
| ||||||||||||||||||||
Заключительный фосфорилирование на уровне субстрата теперь образует молекулу пируват и молекула АТФ с помощью фермента пируваткиназа. Это служит дополнительным регуляторным этапом, подобным этапу фосфоглицераткиназы.
Кофакторы: Mg2+
Биохимическая логика
Наличие более чем одной точки регуляции указывает на то, что промежуточные соединения между этими точками входят и покидают путь гликолиза другими процессами. Например, на первом регулируемом шаге гексокиназа превращает глюкозу в глюкозо-6-фосфат. Вместо того, чтобы продолжать путь гликолиза, этот промежуточный продукт может быть преобразован в запасные молекулы глюкозы, такие как гликоген или же крахмал. Обратная реакция, например, разрушение гликогена, производит в основном глюкозо-6-фосфат; в реакции образуется очень мало свободной глюкозы. Полученный таким образом глюкозо-6-фосфат может вступать в гликолиз. после первая контрольная точка.
На второй регулируемой стадии (третья стадия гликолиза) фосфофруктокиназа превращает фруктозо-6-фосфат во фруктозо-1,6-бисфосфат, который затем превращается в глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетонфосфат. Дигидроксиацетонфосфат можно удалить из гликолиза путем преобразования в глицерин-3-фосфат, который можно использовать для образования триглицеридов.[23] Наоборот, триглицериды может быть расщеплен на жирные кислоты и глицерин; последние, в свою очередь, могут быть преобразованный в дигидроксиацетонфосфат, который может вступать в гликолиз после вторая контрольная точка.
Изменения свободной энергии
| Сложный | Концентрация / мМ |
|---|---|
| Глюкоза | 5.0 |
| Глюкозо-6-фосфат | 0.083 |
| Фруктозо-6-фосфат | 0.014 |
| Фруктозо-1,6-бисфосфат | 0.031 |
| Дигидроксиацетонфосфат | 0.14 |
| Глицеральдегид-3-фосфат | 0.019 |
| 1,3-бисфосфоглицерат | 0.001 |
| 2,3-бисфосфоглицерат | 4.0 |
| 3-фосфоглицерат | 0.12 |
| 2-фосфоглицерат | 0.03 |
| Фосфоенолпируват | 0.023 |
| Пируват | 0.051 |
| АТФ | 1.85 |
| ADP | 0.14 |
| пя | 1.0 |
Изменение свободной энергии Δграмм, для каждого шага в пути гликолиза можно рассчитать, используя Δграмм = Δграмм°' + RTпер Q, куда Q это коэффициент реакции. Для этого необходимо знать концентрации метаболиты. Все эти значения доступны для эритроциты, за исключением концентраций НАД+ и НАДН. Соотношение НАД+ в НАДН в цитоплазме около 1000, что делает окисление глицеральдегид-3-фосфата (стадия 6) более благоприятным.
Используя измеренные концентрации на каждой ступени и стандартные изменения свободной энергии, можно рассчитать фактическое изменение свободной энергии. (Пренебрежение этим очень распространено - дельта G гидролиза АТФ в клетках не является стандартным изменением свободной энергии гидролиза АТФ, цитируемым в учебниках).
| Шаг | Реакция | Δграмм° '/ (кДж / моль) | Δграмм / (кДж / моль) |
|---|---|---|---|
| 1 | Глюкоза + АТФ4− → Глюкозо-6-фосфат2− + ADP3− + H+ | −16.7 | −34 |
| 2 | Глюкозо-6-фосфат2− → Фруктозо-6-фосфат2− | 1.67 | −2.9 |
| 3 | Фруктозо-6-фосфат2− + АТФ4− → Фруктозо-1,6-бисфосфат4− + ADP3− + H+ | −14.2 | −19 |
| 4 | Фруктозо-1,6-бисфосфат4− → Дигидроксиацетонфосфат2− + Глицеральдегид-3-фосфат2− | 23.9 | −0.23 |
| 5 | Дигидроксиацетонфосфат2− → Глицеральдегид-3-фосфат2− | 7.56 | 2.4 |
| 6 | Глицеральдегид-3-фосфат2− + Pя2− + НАД+ → 1,3-Бисфосфоглицерат4− + НАДН + Н+ | 6.30 | −1.29 |
| 7 | 1,3-бисфосфоглицерат4− + ADP3− → 3-фосфоглицерат3− + АТФ4− | −18.9 | 0.09 |
| 8 | 3-фосфоглицерат3− → 2-фосфоглицерат3− | 4.4 | 0.83 |
| 9 | 2-фосфоглицерат3− → Фосфоенолпируват3− + H2О | 1.8 | 1.1 |
| 10 | Фосфоенолпируват3− + ADP3− + H+ → Пируват− + АТФ4− | −31.7 | −23.0 |
Из измерения физиологических концентраций метаболитов в эритроците кажется, что около семи стадий гликолиза находятся в равновесии для этого типа клеток. Три ступени - с большими отрицательными изменениями свободной энергии - не находятся в равновесии и называются необратимый; такие шаги часто регулируются.
Этап 5 на рисунке показан позади других этапов, потому что этот этап является побочной реакцией, которая может уменьшить или увеличить концентрацию промежуточного глицеральдегид-3-фосфата. Это соединение превращается в дигидроксиацетонфосфат под действием фермента триозофосфат-изомеразы, которая является каталитически совершенный фермент; ее скорость настолько высока, что можно предположить, что реакция находится в равновесии. Тот факт, что Δграмм отличное от нуля, означает, что фактические концентрации в эритроците точно не известны.
Регулирование
Ферменты являются основными компонентами, которые управляют метаболическим путем, и, следовательно, изучение регуляторных механизмов этих ферментов даст нам представление о регуляторных процессах, влияющих на гликолиз. Всего существует 9 основных этапов гликолиза, которые управляются 14 различными ферментами.[26] Ферменты могут быть изменены или подвержены влиянию с помощью 5 основных регуляторных процессов, включая PTM и локализацию.
Биологические механизмы, с помощью которых регулируются ферменты
1. Экспрессия гена
2. Аллостерия
3. Белково-белковое взаимодействие (ИПП)
4. Пост-трансляционная модификация (PTM)
5. Локализация
Регулирование инсулина у животных
У животных регулирование уровня глюкозы в крови поджелудочной железой в сочетании с печенью является жизненно важной частью гомеостаз. В бета-клетки в островки поджелудочной железы чувствительны к концентрации глюкозы в крови.[27] Повышение концентрации глюкозы в крови заставляет их высвобождать инсулин в кровь, что особенно влияет на печень, но также и на толстый и мышца клетки, заставляя эти ткани удалять глюкозу из крови. Когда уровень сахара в крови падает, бета-клетки поджелудочной железы прекращают производство инсулина, но вместо этого стимулируют соседнюю поджелудочную железу. альфа-клетки выпустить глюкагон в кровь.[27] Это, в свою очередь, заставляет печень выделять глюкозу в кровь, расщепляя хранящиеся гликоген и посредством глюконеогенеза. Если падение уровня глюкозы в крови особенно быстрое или сильное, другие датчики глюкозы вызывают высвобождение адреналин от надпочечники в кровь. Он действует так же, как глюкагон, на метаболизм глюкозы, но его действие более выражено.[27] В печени глюкагон и адреналин вызывают фосфорилирование ключевых, ограничивающих скорость ферментов гликолиза, синтез жирных кислот, синтез холестерина, глюконеогенез и гликогенолиз. Инсулин оказывает на эти ферменты противоположное действие.[28] Фосфорилирование и дефосфорилирование этих ферментов (в конечном итоге в ответ на уровень глюкозы в крови) является доминирующим способом, которым эти пути регулируются в клетках печени, жира и мышц. Таким образом, фосфорилирование фосфофруктокиназа подавляет гликолиз, тогда как его дефосфорилирование под действием инсулина стимулирует гликолиз.[28]
Регулирование ферментов, ограничивающих скорость
Четверка регуляторные ферменты находятся гексокиназа (или же глюкокиназа в печени), фосфофруктокиназа, и пируваткиназа. В поток через гликолитический путь регулируется в ответ на условия как внутри, так и вне клетки. Внутренние факторы, регулирующие гликолиз, делают это в первую очередь для обеспечения АТФ в количестве, достаточном для нужд клетки. Внешние факторы действуют прежде всего на печень, жировая ткань, и мышцы, которые могут удалить большое количество глюкозы из крови после еды (тем самым предотвращая гипергликемия путем хранения избытка глюкозы в виде жира или гликогена, в зависимости от типа ткани). Печень также способна выделять глюкозу в кровь между приемами пищи, во время голодания и физических упражнений, что предотвращает гипогликемия посредством гликогенолиз и глюконеогенез. Эти последние реакции совпадают с остановкой гликолиза в печени.
Кроме гексокиназы и глюкокиназа действуют независимо от гормональных эффектов в качестве контроля в точках входа глюкозы в клетки различных тканей. Гексокиназа отвечает на глюкозо-6-фосфат (G6P) уровень в клетке или, в случае глюкокиназы, до уровня сахара в крови, чтобы обеспечить полностью внутриклеточный контроль гликолитического пути в различных тканях (см. ниже ).[28]
Когда глюкоза была преобразована в G6P гексокиназой или глюкокиназой, она может быть преобразована в глюкозо-1-фосфат (G1P) для преобразования в гликоген, или он, альтернативно, превращается гликолизом в пируват, который входит в митохондрия где он превращается в ацетил-КоА а затем в цитрат. Избыток цитрат экспортируется из митохондрии обратно в цитозоль, где Цитрат лиаза АТФ регенерирует ацетил-КоА и оксалоацетат (OAA). Затем ацетил-КоА используется для синтез жирных кислот и синтез холестерина, два важных способа использования избытка глюкозы, когда ее концентрация в крови высока. Ферменты, ограничивающие скорость, катализирующие эти реакции, выполняют эти функции, когда они дефосфорилируются под действием инсулина на клетки печени. Между приемами пищи, во время голодание, упражнение или гипогликемия, глюкагон и адреналин попадают в кровь. Это заставляет гликоген печени превращаться обратно в G6P, а затем превращаться в глюкозу с помощью специфического для печени фермента. глюкозо-6-фосфатаза и попал в кровь. Глюкагон и адреналин также стимулируют глюконеогенез, который превращает неуглеводные субстраты в G6P, который присоединяется к G6P, полученному из гликогена, или заменяет его, когда запасы гликогена в печени истощены. Это критически важно для работы мозга, поскольку в большинстве условий мозг использует глюкозу в качестве источника энергии.[29] Одновременное фосфорилирование, в частности, фосфофруктокиназа, но также, в определенной степени, пируваткиназа предотвращает гликолиз, происходящий одновременно с глюконеогенезом и гликогенолизом.
Гексокиназа и глюкокиназа
Все клетки содержат фермент гексокиназа, который катализирует превращение попавшей в клетку глюкозы в глюкозо-6-фосфат (G6P). Поскольку клеточная мембрана непроницаема для G6P, гексокиназа, по существу, переносит глюкозу в клетки, из которых она больше не может выйти. Гексокиназа подавляется высоким уровнем G6P в клетке. Таким образом, скорость поступления глюкозы в клетки частично зависит от того, как быстро G6P может быть удален путем гликолиза, а также от синтез гликогена (в клетках, хранящих гликоген, а именно в печени и мышцах).[28][30]
Глюкокиназа, В отличие от гексокиназа, не подавляется G6P. Это происходит в клетках печени и фосфорилирует только глюкозу, поступающую в клетку с образованием глюкозо-6-фосфат (G6P), когда в крови много сахара. Это первая ступень гликолитического пути в печени, поэтому он обеспечивает дополнительный уровень контроля гликолитического пути в этом органе.[28]
Фосфофруктокиназа
Фосфофруктокиназа является важной контрольной точкой в гликолитическом пути, поскольку он является одним из необратимых этапов и имеет ключевые аллостерические эффекторы, AMP и 2,6-бисфосфат фруктозы (F2,6BP).
2,6-бисфосфат фруктозы (F2,6BP) - очень мощный активатор фосфофруктокиназы (PFK-1), который синтезируется, когда F6P фосфорилируется второй фосфофруктокиназой (PFK2 ). В печени, когда уровень сахара в крови низкий и глюкагон повышает цАМФ, PFK2 фосфорилируется протеинкиназа А. Фосфорилирование инактивирует PFK2, а другой домен этого белка становится активным как фруктозобисфосфатаза-2, который конвертирует F2,6BP обратно в F6P. Обе глюкагон и адреналин вызывают высокий уровень цАМФ в печени. Результатом более низкого уровня фруктозо-2,6-бисфосфата в печени является снижение активности фосфофруктокиназа и повышение активности фруктозо-1,6-бисфосфатаза, так что благоприятствует глюконеогенезу (по сути, «обратный гликолиз»). Это согласуется с ролью печени в таких ситуациях, поскольку реакция печени на эти гормоны заключается в выделении глюкозы в кровь.
АТФ конкурирует с AMP для аллостерического эффекторного сайта на ферменте PFK. Концентрация АТФ в клетках намного выше, чем у АМФ, обычно в 100 раз выше,[31] но концентрация АТФ не изменяется более чем примерно на 10% в физиологических условиях, тогда как падение АТФ на 10% приводит к 6-кратному увеличению АМФ.[32] Таким образом, актуальность АТФ как аллостерического эффектора сомнительна. Повышение АМФ - следствие снижения заряд энергии в камере.
Цитрат ингибирует фосфофруктокиназу при тестировании in vitro за счет усиления ингибирующего действия АТФ. Однако сомнительно, что это значимый эффект. in vivo, потому что цитрат в цитозоле используется в основном для превращения в ацетил-КоА за жирная кислота и холестерин синтез.
TIGAR, фермент, индуцированный p53, отвечает за регуляцию фосфофруктокиназа и действует для защиты от окислительного стресса.[33] TIGAR - это единственный фермент с двойной функцией, который регулирует F2,6BP. Он может вести себя как фосфатаза (фруктуозо-2,6-бисфосфатаза), которая расщепляет фосфат по углероду-2, образуя F6P. Он также может вести себя как киназа (PFK2), добавляя фосфат на углерод-2 F6P, который продуцирует F2,6BP. У человека белок TIGAR кодируется C12orf5 ген. Фермент TIGAR будет препятствовать поступательному прогрессированию гликолиза, создавая накопление фруктозо-6-фосфата (F6P), которое изомеризуется в глюкозо-6-фосфат (G6P). Накопление G6P будет шунтировать углерод в пентозофосфатный путь.[34][35]
Пируваткиназа
Фермент пируваткиназа катализирует последняя стадия гликолиза, на которой образуются пируват и АТФ. Пируваткиназа катализирует перенос фосфатная группа из фосфоенолпируват (PEP) в ADP, давая одну молекулу пируват и одна молекула АТФ.
Пируваткиназа печени косвенно регулируется адреналин и глюкагон, через протеинкиназа А. Эта протеинкиназа фосфорилирует пируваткиназу печени, дезактивируя ее. Мышечная пируваткиназа не ингибируется адреналиновой активацией протеинкиназы А. Глюкагон сигнализирует о голодании (глюкоза недоступна). Таким образом, при голодании гликолиз подавляется в печени, но не затрагивается в мышцах. Повышение уровня сахара в крови приводит к секреции инсулин, который активирует фосфопротеинфосфатазу I, что приводит к дефосфорилированию и активации пируваткиназы. Эти меры предотвращают активность пируваткиназы в то же время, что и ферменты, катализирующие обратную реакцию (пируваткарбоксилаза и фосфоенолпируваткарбоксикиназа ), предотвращая бесполезный цикл.
Постгликолизные процессы
Общий процесс гликолиза:
- Глюкоза + 2 НАД+ + 2 ADP + 2 Pя → 2 пируват + 2 НАДН + 2 Н+ + 2 АТФ
Если бы гликолиз продолжался бесконечно, весь НАД+ будет израсходован, и гликолиз остановится. Чтобы гликолиз продолжался, организмы должны быть способны окислять НАДН обратно до НАД.+. Как это выполняется, зависит от того, какой внешний акцептор электронов доступен.
Аноксическая регенерация НАД+[нужна цитата ]
Один из способов сделать это - просто позволить пирувату произвести окисление; в этом процессе пируват превращается в лактат (в сопряженное основание молочной кислоты) в процессе, называемом молочнокислое брожение:
- Пируват + НАДН + Н+ → лактат + НАД+
Этот процесс происходит в бактерии участвует в создании йогурт (молочная кислота заставляет молоко свертываться). Этот процесс также происходит у животных в гипоксических (или частично анаэробных) условиях, например, в переутомленных мышцах, которым не хватает кислорода. Во многих тканях это крайнее клеточное средство для получения энергии; большинство тканей животных не переносят анаэробные условия в течение длительного периода времени.
Некоторые организмы, такие как дрожжи, превращают НАДН обратно в НАД.+ в процессе, называемом ферментация этанола. В этом процессе пируват сначала превращается в ацетальдегид и диоксид углерода, а затем в этанол.
Молочнокислое брожение и ферментация этанола может происходить в отсутствие кислорода. Эта анаэробная ферментация позволяет многим одноклеточным организмам использовать гликолиз в качестве единственного источника энергии.
Аноксическая регенерация НАД+ является эффективным средством выработки энергии во время коротких интенсивных упражнений у позвоночных в течение периода от 10 секунд до 2 минут во время максимального усилия у человека. (При более низкой интенсивности упражнений он может поддерживать мышечную активность в дайвинг животные (например, тюлени, киты и другие водные позвоночные) в течение гораздо более длительных периодов времени.) В этих условиях НАД+ пополняется НАДН, отдающим свои электроны пирувату с образованием лактата. Это производит 2 молекулы АТФ на молекулу глюкозы, или около 5% энергетического потенциала глюкозы (38 молекул АТФ в бактериях). Но скорость, с которой производится АТФ таким образом, примерно в 100 раз выше скорости окислительного фосфорилирования. PH цитоплазмы быстро падает, когда ионы водорода накапливаются в мышцах, в конечном итоге подавляя ферменты, участвующие в гликолизе.
Чувство жжения в мышцах во время тяжелых упражнений можно объяснить высвобождением ионов водорода во время перехода к ферментации глюкозы от окисления глюкозы до углекислого газа и воды, когда аэробный метаболизм больше не может поспевать за энергетическими потребностями мышц. Эти ионы водорода входят в состав молочной кислоты. Организм возвращается к этому менее эффективному, но более быстрому методу производства АТФ в условиях низкого содержания кислорода. Считается, что это было основным средством производства энергии у более ранних организмов до того, как кислород достиг высоких концентраций в атмосфере между 2000 и 2500 миллионами лет назад, и, таким образом, представлял бы более древнюю форму производства энергии, чем аэробное пополнение НАД.+ в камерах.
Печень млекопитающих избавляется от этого избытка лактата, превращая его обратно в пируват в аэробных условиях; видеть Цикл Кори.
Ферментация пирувата в лактат иногда также называется «анаэробным гликолизом», однако гликолиз заканчивается образованием пирувата независимо от наличия или отсутствия кислорода.
В двух приведенных выше примерах ферментации НАДН окисляется путем передачи двух электронов пирувату. Однако анаэробные бактерии используют широкий спектр соединений в качестве концевых акцепторов электронов в клеточное дыхание: азотистые соединения, такие как нитраты и нитриты; соединения серы, такие как сульфаты, сульфиты, диоксид серы и элементарная сера; углекислый газ; соединения железа; соединения марганца; соединения кобальта; и соединения урана.
Аэробная регенерация НАД+, и утилизация пирувата
В аэробные организмы был разработан сложный механизм использования кислорода воздуха в качестве конечного акцептора электронов.
- Во-первых, НАДН + Н+ образующийся в результате гликолиза, должен быть перенесен в митохондрию для окисления и, таким образом, для регенерации НАД+ необходимо для продолжения гликолиза. Однако внутренняя митохондриальная мембрана непроницаема для НАДН и НАД.+.[36] Поэтому используются два «челнока» для транспортировки электронов от НАДН через митохондриальную мембрану. Они малат-аспартатный челнок и глицеринфосфатный челнок. В первом случае электроны от НАДН переносятся в цитозольный оксалоацетат формировать малат. Затем малат проходит через внутреннюю митохондриальную мембрану в митохондриальный матрикс, где он повторно окисляется НАД.+ образуя внутри митохондриальный оксалоацетат и НАДН. Затем оксалоацетат повторно превращается в цитозоль через его превращение в аспартат, который легко транспортируется из митохондрии. В глицеринфосфате челночные электроны от цитозольного НАДН переносятся на дигидроксиацетон формировать глицерин-3-фосфат который легко проходит через внешнюю мембрану митохондрий. Затем глицерин-3-фосфат повторно окисляется до дигидроксиацетон, отдавая свои электроны FAD вместо НАД+.[36] Эта реакция происходит на внутренней митохондриальной мембране, позволяя FADH2 отдавать свои электроны непосредственно коферменту Q (убихинон ) который является частью электронная транспортная цепь который в конечном итоге передает электроны молекулярному кислороду (O2), с образованием воды и выделением энергии, в конечном итоге захваченной в виде АТФ.
- Конечный гликолитический продукт, пируват (плюс НАД+) преобразуется в ацетил-КоА, CO2 и НАДН + Н+ в пределах митохондрии в процессе, называемом декарбоксилирование пирувата.
- Образующийся ацетил-КоА попадает в цикл лимонной кислоты (или цикл Кребса), где ацетильная группа ацетил-КоА превращается в двуокись углерода в результате двух реакций декарбоксилирования с образованием еще большего количества внутримитохондриального НАДН + Н+.
- Внутримитохондриальный НАДН + Н+ окисляется до НАД+ посредством электронная транспортная цепь, используя кислород в качестве конечного акцептора электронов для образования воды. Энергия, выделяемая во время этого процесса, используется для создания градиента ионов водорода (или протонов) через внутреннюю мембрану митохондрии.
- Наконец, протонный градиент используется для получения примерно 2,5 АТФ для каждого NADH + H+ окисляется в процессе, называемом окислительного фосфорилирования.[36]
Превращение углеводов в жирные кислоты и холестерин
Пируват, образующийся при гликолизе, является важным промежуточным звеном в превращении углеводов в жирные кислоты и холестерин.[37] Это происходит за счет превращения пирувата в ацетил-КоА в митохондрия. Однако этот ацетил-КоА необходимо транспортировать в цитозоль, где происходит синтез жирных кислот и холестерина. Это не может произойти напрямую. Чтобы получить цитозольный ацетил-КоА, цитрат (образуется конденсацией ацетил-КоА с оксалоацетат ) удален из цикл лимонной кислоты и переносится через внутреннюю митохондриальную мембрану в цитозоль.[37] Там он расщеплен Цитрат лиаза АТФ на ацетил-КоА и оксалоацетат. Оксалоацетат возвращается в митохондрии в виде малата (а затем обратно в оксалоацетат для переноса большего количества ацетил-КоА из митохондрии). Цитозольный ацетил-КоА может карбоксилироваться ацетил-КоА карбоксилаза в малонил-КоА, первый совершенный шаг в синтез жирных кислот, или его можно комбинировать с ацетоацетил-КоА с образованием 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА (HMG-CoA ), который является шагом ограничения скорости, контролирующим синтез холестерина.[38] Холестерин можно использовать как есть, как структурный компонент клеточных мембран, или его можно использовать для синтеза стероидные гормоны, желчные соли, и Витамин Д.[30][37][38]
Превращение пирувата в оксалоацетат для цикла лимонной кислоты
Молекулы пирувата, полученные в результате гликолиза, являются активно транспортируется через внутренний митохондриальный мембраны, и в матрицу, где они могут быть окисленный и в сочетании с кофермент А образовать СО2, ацетил-КоА и НАДН,[30] или они могут быть карбоксилированный (к пируваткарбоксилаза ) сформировать оксалоацетат. Эта последняя реакция «заполняет» количество оксалоацетата в цикле лимонной кислоты и, следовательно, является анаплеротическая реакция (от греческого значения «наполнять»), увеличивая способность цикла метаболизировать ацетил-КоА, когда ткань нуждается в энергии (например, в сердце и скелетные мышцы ) внезапно усиливаются из-за активности.[39]в цикл лимонной кислоты все промежуточные продукты (например, цитрат, изоцитрат, альфа-кетоглутарат, сукцинат, фумарат, малат и оксалоацетат) регенерируются на каждом этапе цикла. Таким образом, добавление большего количества любого из этих промежуточных продуктов к митохондрии означает, что это дополнительное количество сохраняется в течение цикла, увеличивая количество всех других промежуточных продуктов по мере того, как одно превращается в другое. Следовательно, добавление оксалоацетата значительно увеличивает количество всех промежуточных соединений лимонной кислоты, тем самым увеличивая способность цикла метаболизировать ацетил-КоА, превращая его ацетатный компонент в CO.2 и воды, с выделением энергии, достаточной для образования 11 АТФ и 1 GTP молекула для каждой дополнительной молекулы ацетил-КоА, которая соединяется с оксалоацетатом в цикле.[39]
Чтобы катаплеротически удалить оксалоацетат из лимонного цикла, малат могут транспортироваться из митохондрии в цитоплазму, уменьшая количество оксалоацетата, которое может быть регенерировано.[39] Кроме того, промежуточные соединения лимонной кислоты постоянно используется для образования различных веществ, таких как пурины, пиримидины и порфирины..[39]
Промежуточные звенья для других путей
В этой статье основное внимание уделяется катаболический роль гликолиза в преобразовании потенциальной химической энергии в полезную химическую энергию во время окисления глюкозы до пирувата. Многие метаболиты гликолитического пути также используются анаболический путей, и, как следствие, поток через эти пути имеет решающее значение для поддержания запаса углеродных скелетов для биосинтеза.
Все следующие метаболические пути сильно зависят от гликолиза как источника метаболитов: и многие другие.
- Пентозофосфатный путь, которое начинается с дегидрирования глюкозо-6-фосфат, первый промежуточный продукт, образующийся при гликолизе, производит различные пентозные сахара и НАДФН для синтеза жирные кислоты и холестерин.
- Синтез гликогена также начинается с глюкозо-6-фосфата в начале гликолитического пути.
- Глицерин, для формирования триглицериды и фосфолипиды, производится из гликолитического промежуточного продукта глицеральдегид-3-фосфат.
- Различные постгликолитические пути:
- Синтез жирных кислот
- Синтез холестерина
- В цикл лимонной кислоты что, в свою очередь, приводит к:
Несмотря на то что глюконеогенез и гликолиз разделяют много промежуточных продуктов, одно функционально не является ответвлением или притоком другого. В обоих путях есть два регуляторных шага, которые, когда они активны в одном пути, автоматически становятся неактивными в другом. Следовательно, два процесса не могут быть активными одновременно.[40] Действительно, если бы оба набора реакций были высокоактивными одновременно, чистым результатом был бы гидролиз четырех высокоэнергетических фосфатных связей (двух АТФ и двух ГТФ) за цикл реакции.[40]
НАД+ является окислителем при гликолизе, как и в большинстве других метаболических реакций, дающих энергию (например, бета-окисление жирных кислот, а во время цикл лимонной кислоты ). Полученный таким образом НАДН в основном используется для передачи электронов на O2 производить воду, или, когда O2 недоступен для производимых соединений, таких как лактат или же этиловый спирт (видеть Аноксическая регенерация НАД+ над). НАДН редко используется в синтетических процессах, за исключением глюконеогенез. В течение жирная кислота и синтез холестерина восстановитель НАДФН. Это различие иллюстрирует общий принцип, согласно которому НАДФН расходуется во время биосинтетических реакций, тогда как НАДН генерируется в реакциях с выделением энергии.[40] Источник НАДФН двоякий. Когда малат окислительно декарбоксилируется «НАДФ+-связанный яблочный фермент " пируват, CO2 и НАДФН образуются. НАДФН также образуется пентозофосфатный путь который превращает глюкозу в рибозу, которая может быть использована в синтезе нуклеотиды и нуклеиновые кислоты, или он может катаболизироваться до пирувата.[40]
Гликолиз при болезни
Сахарный диабет
Поглощение глюкозы клетками происходит в ответ на сигналы инсулина, и впоследствии глюкоза расщепляется за счет гликолиза, снижая уровень сахара в крови. Однако низкие уровни инсулина, наблюдаемые при диабете, приводят к гипергликемии, когда уровни глюкозы в крови повышаются и глюкоза не усваивается клетками должным образом. Гепатоциты дополнительно способствуют этой гипергликемии через глюконеогенез. Гликолиз в гепатоцитах контролирует выработку глюкозы в печени, и когда глюкоза перепроизводится печенью без возможности расщепления организмом, возникает гипергликемия.[41]
Генетические заболевания
Гликолитические мутации обычно редки из-за важности метаболического пути, это означает, что большинство возникающих мутаций приводят к неспособности клетки дышать и, следовательно, вызывают гибель клетки на ранней стадии. Однако наблюдаются некоторые мутации, одним из ярких примеров которых является Дефицит пируваткиназы, что приводит к хронической гемолитической анемии.
Рак
Клетки злокачественных опухолей выполняют гликолиз в десять раз быстрее, чем их аналоги из доброкачественных тканей.[42] Во время их возникновения ограниченная поддержка капилляров часто приводит к гипоксии (снижению поступления O2) в опухолевые клетки. Таким образом, эти клетки зависят от анаэробных метаболических процессов, таких как гликолиз для АТФ (аденозинтрифосфата). Некоторые опухолевые клетки сверхэкспрессируют специфические гликолитические ферменты, что приводит к более высокой скорости гликолиза.[43] Часто эти ферменты представляют собой изоферменты традиционных ферментов гликолиза, которые различаются по своей чувствительности к традиционному ингибированию с помощью обратной связи. Повышение гликолитической активности в конечном итоге противодействует эффектам гипоксии за счет выработки достаточного количества АТФ из этого анаэробного пути.[44] Впервые это явление было описано в 1930 г. Отто Варбург и называется Эффект варбурга. В Гипотеза Варбурга утверждает, что рак в первую очередь вызван дисфункциональностью митохондриального метаболизма, а не неконтролируемым ростом клеток. Для объяснения эффекта Варбурга был выдвинут ряд теорий. Одна из таких теорий предполагает, что повышенный гликолиз является нормальным защитным процессом организма и что злокачественные изменения могут быть в первую очередь вызваны энергетическим обменом.[45]
Такая высокая скорость гликолиза имеет важные медицинские применения, поскольку высокий аэробный гликолиз злокачественными опухолями используется в клинической практике для диагностики и мониторинга реакции на лечение раки к визуализация освоение 2-18F-2-дезоксиглюкоза (ФДГ) (а радиоактивный модифицированная гексокиназа субстрат ) с позитронно-эмиссионная томография (ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ).[46][47]
В настоящее время проводятся исследования по влиянию на метаболизм митохондрий и лечению рака за счет снижения гликолиза и, таким образом, голодания раковых клеток различными новыми способами, включая кетогенная диета.[48][49][50]
Интерактивная карта проезда
На диаграмме ниже показаны названия белков человека. Названия у других организмов могут быть другими, а количество изоферменты (например, HK1, HK2, ...), вероятно, тоже будут разными.
Нажмите на гены, белки и метаболиты ниже, чтобы ссылки на соответствующие статьи.[§ 1]
- ^ Интерактивную карту путей можно редактировать на WikiPathways: «ГликолизГлюконеогенез_WP534».
Альтернативная номенклатура
Некоторые метаболиты гликолиза имеют альтернативные названия и номенклатуру. Отчасти это связано с тем, что некоторые из них являются общими для других путей, например, Цикл Кальвина.
| Эта статья | Альтернатива | |||
|---|---|---|---|---|
| 1 | Глюкоза | Glc | Декстроза | |
| 2 | Глюкозо-6-фосфат | G6P | ||
| 3 | Фруктозо-6-фосфат | F6P | ||
| 4 | Фруктозо-1,6-бисфосфат | F1,6BP | 1,6-дифосфат фруктозы | FBP; СвДП; F1,6DP |
| 5 | Дигидроксиацетонфосфат | DHAP | Фосфат глицерона | |
| 6 | Глицеральдегид-3-фосфат | GADP | 3-фосфоглицеральдегид | PGAL; G3P; GALP; ЗАЗОР; TP |
| 7 | 1,3-бисфосфоглицерат | 1,3BPG | Глицерат-1,3-бисфосфат, глицерат-1,3-дифосфат, 1,3-дифосфоглицерат | PGAP; БПГ; DPG |
| 8 | 3-фосфоглицерат | 3PG | Глицерат-3-фосфат | PGA; GP |
| 9 | 2-фосфоглицерат | 2PG | Глицерат-2-фосфат | |
| 10 | Фосфоенолпируват | PEP | ||
| 11 | Пируват | Pyr | Пировиноградная кислота | |
Структура компонентов гликолиза в проекциях Фишера и полигональной модели
Промежуточные продукты гликолиза, изображенные в проекциях Фишера, показывают постепенное изменение химического состава. Такое изображение можно сравнить с представлением полигональной модели.[51] Другое сравнение проекций Фишера и полигональной модели в гликолизе показано на видео.[52] Видеоанимации на том же канале в Youtube можно увидеть для другого метаболического пути (цикл Кребса), а также представления и применения полигональной модели в органической химии. [53]
Смотрите также
- Катаболизм углеводов
- Цикл лимонной кислоты
- Цикл Кори
- Ферментация (биохимия)
- Глюконеогенез
- Гликолитическая осцилляция
- Пентозофосфатный путь
- Пируват декарбоксилирования
- Триозная киназа
Рекомендации
- ^ Новый международный словарь английского языка Вебстера, 2-е изд. (1937) Merriam Company, Спрингфилд, Массачусетс.
- ^ Alfarouk, Khalid O .; Вердуско, Даниэль; Раух, Кирилл; Муддатир, Абдель Халиг; Башир, Адиль Х. Х .; Elhassan, Gamal O .; Ибрагим, Мунтасер Э .; Ороско, Джулиан Дэвид Поло; Кардоне, Роза Анджела; Решкин, Стефан Дж .; Харгинди, Сальвадор (18 декабря 2014 г.). «Гликолиз, метаболизм опухоли, рост и распространение рака. Новая этиопатогенная перспектива на основе pH и терапевтический подход к старому вопросу рака». Онкология. 1 (12): 777–802. Дои:10.18632 / oncoscience.109. ЧВК 4303887. PMID 25621294.
- ^ а б c d Гликолиз - Анимация и заметки
- ^ Бейли, Регина. «10 шагов гликолиза».
- ^ Романо, AH; Конвей, Т. (1996). «Эволюция метаболических путей углеводов». Res Microbiol. 147 (6–7): 448–55. Дои:10.1016/0923-2508(96)83998-2. PMID 9084754.
- ^ Келлер; Ральсер; Турчин (апрель 2014 г.). «Неферментативный гликолиз и реакции, подобные пентозофосфатному пути, в вероятном архейском океане». Мол Сист Биол. 10 (4): 725. Дои:10.1002 / msb.20145228. ЧВК 4023395. PMID 24771084.
- ^ Ким Б. Х., Гадд GM. (2011) Бактериальная физиология и метаболизм, 3-е издание.
- ^ а б Lane, A.N .; Fan, T. W. -M .; Хигаси, Р. М. (2009). «Метаболический ацидоз и важность сбалансированных уравнений». Метаболомика. 5 (2): 163–165. Дои:10.1007 / s11306-008-0142-2. S2CID 35500999.
- ^ Барнетт Дж. А. (апрель 2003 г.). «История исследований дрожжей 5: путь брожения». Дрожжи. 20 (6): 509–543. Дои:10.1002 / год.986. PMID 12722184.
- ^ "Луи Пастер и алкогольное брожение". www.pasteurbrewing.com. Архивировано из оригинал на 2011-01-13. Получено 2016-02-23.
- ^ «Дрожжи, брожение, пиво, вино». www.nature.com. Получено 2016-02-23.
- ^ Колер, Роберт (1971-03-01). «Предпосылки к открытию Эдуардом Бухнером бесклеточной ферментации». Журнал истории биологии. 4 (1): 35–61. Дои:10.1007 / BF00356976. ISSN 0022-5010. PMID 11609437. S2CID 46573308.
- ^ "Эдуард Бюхнер - Биографический". www.nobelprize.org. Получено 2016-02-23.
- ^ Корниш-Боуден, Атель (1997). «Открытие Хардена и Янга фруктозо-1,6-бисфосфата». Новое пиво в старой бутылке: Эдуард Бюхнер и рост биохимических знаний. Валенсия, испания. С. 135–148.
- ^ а б Палмер, Грэм. "Глава 3". Биос 302. http://www.bioc.rice.edu/~graham/Bios302/chapters/.CS1 maint: location (связь)
- ^ Корниш-Боуден, Атель (1997). «Открытие Хардена и Янга фруктозо-1,6-бисфосфата». Новое пиво в старой бутылке: Эдуард Бюхнер и рост биохимических знаний. Валенсия, испания. С. 151–158.
- ^ «Отто Мейерхоф - Биографический». www.nobelprize.org. Получено 2016-02-23.
- ^ а б c Кресдж, Николь; Симони, Роберт Д.; Хилл, Роберт Л. (28 января 2005 г.). «Отто Фриц Мейерхоф и выяснение гликолитического пути». Журнал биологической химии. 280 (4): e3. ISSN 0021-9258. PMID 15665335.
- ^ "Эмбден, Густав - Словарное определение Эмбдена, Густава | Encyclopedia.com: БЕСПЛАТНЫЙ онлайн-словарь". www.encyclopedia.com. Получено 2016-02-23.
- ^ Ривз, Р. Э .; Саут Д. Дж .; Blytt H.J .; Уоррен Л. Г. (1974). «Пирофосфат: D-фруктозо-6-фосфат-1-фосфотрансфераза. Новый фермент с гликолитической функцией 6-фосфат-1-фосфотрансферазы». J Biol Chem. 249 (24): 7737–7741. PMID 4372217.
- ^ Селиг, М .; Xavier K. B .; Santos H .; Шёнхейт П. (1997). "Сравнительный анализ гликолитических путей Эмбдена-Мейерхофа и Энтнера-Дудорова у гипертермофильных архей и бактерий. Thermotoga". Arch Microbiol. 167 (4): 217–232. Дои:10.1007 / BF03356097. PMID 9075622. S2CID 19489719.
- ^ Гаррет, Реджинальд Х .; Гришэм, Чарльз М. (2012). Биохимия. Cengage Learning; 5 издание. ISBN 978-1-133-10629-6.
- ^ Berg, J.M .; Tymoczko, J. L .; Страйер, Л. (2007). Биохимия (6-е изд.). Нью-Йорк: Фриман. п. 622. ISBN 978-0716787242.
- ^ Garrett, R .; Гришем, К. М. (2005). Биохимия (3-е изд.). Бельмонт, Калифорния: Томсон Брукс / Коул. п. 584. ISBN 978-0-534-49033-1.
- ^ Garrett, R .; Гришем, К. М. (2005). Биохимия (3-е изд.). Бельмонт, Калифорния: Томсон Брукс / Коул. С. 582–583. ISBN 978-0-534-49033-1.
- ^ Холлинсхед У.Д., Родригес С., Мартин Х.Г., Ван Дж., Baidoo EE, Сейл К.Л., Кислинг Д.Д., Мукхопадхьяй А., Тан Й.Дж. Изучение гликолитических путей Escherichia coli, репрессии катаболитов и канализации метаболитов с использованием мутантов Δ pfk. Биотехнология для биотоплива. 2016 декабрь; 9 (1): 1-3.
- ^ а б c Koeslag, Johan H .; Сондерс, Питер Т .; Тербланш, Эльмари (2003). «Тематический обзор: переоценка гомеостата глюкозы в крови, которая всесторонне объясняет комплекс X синдрома диабета 2 типа». Журнал физиологии. 549 (Pt 2): 333–346. Дои:10.1113 / jphysiol.2002.037895. ЧВК 2342944. PMID 12717005.
- ^ а б c d е Страйер, Люберт (1995). «Гликолиз». В: Биохимия. (Четвертое изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен и компания. С. 483–508. ISBN 0-7167-2009-4.
- ^ Страйер, Люберт (1995). Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен и компания. п. 773. ISBN 0-7167-2009-4.
- ^ а б c Воет, Дональд; Джудит Г. Воет; Шарлотта В. Пратт (2006). Основы биохимии, 2-е издание. John Wiley and Sons, Inc., стр.547, 556. ISBN 978-0-471-21495-3.
- ^ Beis, I .; Ньюсхолм, Э. А. (1975). «Содержание адениновых нуклеотидов, фосфагенов и некоторых гликолитических промежуточных продуктов в мышцах покоя позвоночных и беспозвоночных». Biochem J. 152 (1): 23–32. Дои:10.1042 / bj1520023. ЧВК 1172435. PMID 1212224.
- ^ Воет Д. и Воет Дж. Г. (2004). Биохимия, 3-е издание (Нью-Йорк, John Wiley & Sons, Inc.).
- ^ Лаки, Джон (2010). ТИГАР. Оксфордский справочник в Интернете: Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780199549351.
- ^ Бенсаад, Карим (16 июля 2006 г.). «TIGAR, p53-индуцируемый регулятор гликолиза и апоптоза». Клетка. 126 (I): 107–120. Дои:10.1016 / j.cell.2006.05.036. PMID 16839880. S2CID 15006256.
- ^ «TIGAR TP53 индуцировал регуляторную фосфатазу гликолиза [Homo sapiens (человек)] - Ген - NCBI». www.ncbi.nlm.nih.gov. Получено 2018-05-17.
- ^ а б c Страйер, Люберт (1995). "Окислительного фосфорилирования.". В: Биохимия. (Четвертое изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен и компания. С. 537–549. ISBN 0-7167-2009-4.
- ^ а б c Страйер, Люберт (1995). «Метаболизм жирных кислот». В: Биохимия. (Четвертое изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен и компания. С. 603–628. ISBN 0-7167-2009-4.
- ^ а б Страйер, Люберт (1995). «Биосинтез мембранных липидов и стероидов». В: Биохимия. (Четвертое изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен и компания. С. 691–707. ISBN 0-7167-2009-4.
- ^ а б c d Страйер, Люберт (1995). «Цикл лимонной кислоты». В: Биохимия. (Четвертое изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен и компания. С. 509–527, 569–579, 614–616, 638–641, 732–735, 739–748, 770–773. ISBN 0-7167-2009-4.
- ^ а б c d Страйер, Люберт (1995). Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен и компания. С. 559–565, 574–576, 614–623. ISBN 0-7167-2009-4.
- ^ Го, Синь; Ли, Хунгуй; Сюй, Ханг; Ву, Шилунг; Донг, Хуэй; Лу, Фуэр; Ланге, Алекс Дж .; У, Чаодун (2012-08-01). «Гликолиз в контроле гомеостаза глюкозы в крови». Акта Фармацевтика Синица B. 2 (4): 358–367. Дои:10.1016 / j.apsb.2012.06.002. ISSN 2211-3835.
- ^ Альфарук, нокаут; Verduzco, D; Rauch, C; Муддатир, AK; Адиль, HH; Эльхассан, GO; Ибрагим, Мэн; Дэвид Поло Ороско, Дж; Кардоне, РА; Решкин, SJ; Харгинди, S (2014). «Гликолиз, метаболизм опухоли, рост и распространение рака. Новая этиопатогенная перспектива на основе pH и терапевтический подход к старому вопросу рака». Онкология. 1 (12): 777–802. Дои:10.18632 / oncoscience.109. ЧВК 4303887. PMID 25621294.
- ^ Альфарук, нокаут; Shayoub, ME; Муддатир, AK; Эльхассан, GO; Башир, АХ (22 июля 2011 г.). «Эволюция метаболизма опухолей может отражать канцерогенез как процесс обратной эволюции (разрушение многоклеточности)». Рак. 3 (3): 3002–17. Дои:10.3390 / Cancers3033002. ЧВК 3759183. PMID 24310356.
- ^ Нельсон, Дэвид Л .; Кокс, Майкл М. (2005). Принципы биохимии Ленингера (4-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 978-0-7167-4339-2.
- ^ Голд, Джозеф (октябрь 2011 г.). "Что такое рак?". Архивировано из оригинал 19 мая 2018 г.. Получено 8 сентября, 2012.
- ^ "4320139 549..559" (PDF). Получено 5 декабря, 2005.
- ^ «ПЭТ-сканирование: данные ПЭТ-сканирования раскрывают ...» Получено 5 декабря, 2005.
- ^ Шварц, L; Сейфрид, Т; Альфарук, нокаут; Да Вейга Морейра, Дж .; Фейс, С. (апрель 2017 г.). «Эффект вне Варбурга: эффективное лечение рака, направленное на специфический метаболизм опухоли и нарушение регуляции pH». Семинары по биологии рака. 43: 134–138. Дои:10.1016 / j.semcancer.2017.01.005. PMID 28122260.
- ^ Шварц, L; Супуран, CT; Альфарук, КО (2017). «Эффект Варбурга и признаки рака». Противораковые средства в медицинской химии. 17 (2): 164–170. Дои:10.2174/1871520616666161031143301. PMID 27804847.
- ^ Maroon, J; Bost J; Амос А; Zuccoli G (май 2013 г.). «Кетогенная диета с ограничением калорий для лечения мультиформной глиобластомы». Журнал детской неврологии. 28 (8): 1002–1008. Дои:10.1177/0883073813488670. PMID 23670248. S2CID 1994087.
- ^ Bonafe, C. F. S .; Bispo, J. A. C .; де Хесус, М. Б. (2018). Полигональная модель: простое представление биомолекул как инструмент обучения метаболизму. Биохимия и молекулярная биология образования. 46: 66-75. DOI - 10.1002 / bmb.21093.
- ^ Бонафе, Карлос (23 сентября 2019 г.). «Введение в полигональную модель - ЧАСТЬ 1. Гликолиз и структура участвующих молекул». YouTube.
- ^ «Анимация метаболизма и полигональная модель». YouTube. Получено 2019-12-11.
внешняя ссылка
- Подробная анимация гликолиза предоставлена IUBMB (Adobe Flash Необходимый)
- Гликолитические ферменты при гликолизе в RCSB PDB
- Гликолитический цикл с анимацией на wdv.com
- Метаболизм, клеточное дыхание и фотосинтез - виртуальная библиотека биохимии, молекулярной биологии и клеточной биологии
- Химическая логика гликолиза на ufp.pt
- Плакат Expasy биохимических путей в ExPASy
- МедицинскоеМнемоника.com: 317 5468
- метпуть: Интерактивное представление гликолиза
| Библиотечные ресурсы о Гликолиз |
Метаболизм карта | ||
|---|---|---|
Одиночные линии: пути, общие для большинства форм жизни. Двойные линии: пути не у человека (встречаются, например, у растений, грибов, прокариот).  Оранжевые узлы: углеводный обмен.  Фиолетовые узлы: фотосинтез.  Красные узлы: клеточное дыхание.  Розовые узлы: клеточная сигнализация.  Синие узлы: метаболизм аминокислот.  Серые узлы: витамин и кофактор метаболизм.  Коричневые узлы: нуклеотид и белок метаболизм.  Зеленые узлы: липидный обмен. | ||
