ग्लाइकोलाइसिस

ग्लाइकोलाइसिस केंद्रीय कोशिकीय मार्ग है जो ग्लूकोज के एक अणु को पाइरूवेट के दो अणुओं में विभाजित करता है, जिससे एटीपी की थोड़ी शुद्ध उपज और प्रक्रिया में कम एनएडीएच उत्पन्न होता है। यह जीवित कोशिकाओं में लगभग सार्वभौमिक है, ऑक्सीजन के साथ या उसके बिना संचालित होता है, और ग्लूकोज के टूटने के उत्पादों को वायवीय श्वसन और किण्वन दोनों में डालता है।

Definition

ग्लाइकोलाइसिस ग्लूकोज के एक अणु का पाइरूवेट के दो अणुओं में कोशिकीय, दस-चरणीय एंजाइमी रूपांतरण है, जिसमें सब्सट्रेट-स्तर फॉस्फोराइलेशन द्वारा दो एटीपी का शुद्ध लाभ और दो NAD+ का NADH में अपचयन होता है।

Scope

यह प्रविष्टि ग्लूकोज से पाइरूवेट तक दस-प्रतिक्रिया अनुक्रम, ऊर्जा-निवेश और ऊर्जा-भुगतान चरण में इसका विभाजन, प्रमुख अपरिवर्तनीय चरणों में इसका विनियमन, और वायवीय और अवायवीय स्थितियों के तहत पाइरूवेट के भाग्य को शामिल करती है। यह ग्लाइकोलाइसिस को जैव रसायन में एक चयापचय विषय के रूप में मानता है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन के रूप में।

Core questions

• ग्लूकोज पाइरूवेट में कैसे परिवर्तित होता है, और कौन से चरण एटीपी का उपभोग करते हैं और कौन से उत्पादन करते हैं?
• ग्लाइकोलाइसिस ऑक्सीजन के बिना एटीपी कैसे उत्पन्न करता है?
• ग्लाइकोलिटिक प्रवाह की दर को क्या नियंत्रित करता है?
• वायवीय बनाम अवायवीय स्थितियों के तहत पाइरूवेट और NADH का क्या होता है?

Key concepts

• ऊर्जा-निवेश और ऊर्जा-भुगतान चरण
• सब्सट्रेट-स्तर फॉस्फोराइलेशन
• प्रति ग्लूकोज दो एटीपी और दो NADH की शुद्ध उपज
• अंतिम उत्पाद के रूप में पाइरूवेट
• हेक्सोकाइनेज, फॉस्फोफ्रक्टोकाइनेज और पाइरूवेट काइनेज पर विनियमन
• प्रतिबद्ध, दर-सीमित कदम के रूप में फॉस्फोफ्रक्टोकाइनेज
• NAD+ पुनर्जनन और किण्वन से संबंध

Mechanisms

ग्लाइकोलाइसिस दो चरणों में आगे बढ़ता है। ऊर्जा-निवेश चरण में ग्लूकोज का फॉस्फोराइलेशन और पुनर्व्यवस्था होती है, जिसमें दो एटीपी की खपत होती है, और छह-कार्बन मध्यवर्ती को दो अंतर-परिवर्तनीय तीन-कार्बन शर्करा में विभाजित किया जाता है। ऊर्जा-भुगतान चरण में प्रत्येक तीन-कार्बन इकाई का ऑक्सीकरण होता है, NAD+ को NADH में कम करता है, और सब्सट्रेट-स्तर फॉस्फोराइलेशन से गुजरता है जो एटीपी का उत्पादन करता है, जिससे प्रति ग्लूकोज दो एटीपी का शुद्ध लाभ होता है। यह मार्ग मुख्य रूप से हेक्सोकाइनेज, फॉस्फोफ्रक्टोकाइनेज और पाइरूवेट काइनेज द्वारा उत्प्रेरित तीन अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाओं पर नियंत्रित होता है, जिसमें फॉस्फोफ्रक्टोकाइनेज प्रमुख नियामक और प्रतिबद्ध कदम के रूप में कार्य करता है। क्योंकि ग्लाइकोलाइसिस को स्वयं ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है, यह जो NADH उत्पन्न करता है उसे पुन: ऑक्सीकृत किया जाना चाहिए - वायवीय स्थितियों के तहत इलेक्ट्रॉनों के माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानांतरण द्वारा, या ऑक्सीजन की कमी होने पर किण्वन के दौरान पाइरूवेट के अपचयन द्वारा।

Clinical relevance

कई तेजी से फैलने वाले ट्यूमर ग्लाइकोलाइसिस पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं, भले ही ऑक्सीजन उपलब्ध हो, एक घटना जिसे वारबर्ग प्रभाव के रूप में जाना जाता है, जिसने ग्लाइकोलिटिक चयापचय को कैंसर जीव विज्ञान का एक केंद्र बिंदु बना दिया है। ग्लाइकोलिटिक एंजाइमों की वंशानुगत कमी भी कोशिकाओं को बाधित कर सकती है, जैसे लाल रक्त कोशिकाएं, जो एटीपी के लिए ग्लाइकोलाइसिस पर निर्भर करती हैं। यह प्रविष्टि जैव रसायन का वर्णन करती है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

ग्लाइकोलिटिक मार्ग को बीसवीं शताब्दी के पहले भाग में कई शोधकर्ताओं के काम के माध्यम से पुनर्निर्मित किया गया था, और इसे आमतौर पर प्रमुख योगदानकर्ताओं के नाम पर एम्बडेन-मेयरहोफ-पर्नास मार्ग कहा जाता है। ट्यूमर कोशिकाओं में ग्लूकोज चयापचय पर ओटो वारबर्ग के अध्ययनों ने ग्लाइकोलाइसिस पर एक नैदानिक रूप से प्रासंगिक मार्ग के रूप में स्थायी ध्यान आकर्षित किया, एक रुचि जिसे आधुनिक कैंसर चयापचय अनुसंधान द्वारा पुनर्जीवित किया गया।

Debates

प्रसारित कोशिकाएं ऑक्सीजन की उपस्थिति में भी ग्लाइकोलाइसिस को क्यों पसंद करती हैं?

वारबर्ग प्रभाव - ट्यूमर में वायवीय ग्लाइकोलाइसिस - लंबे समय से puzzling था क्योंकि यह ऊर्जावान रूप से व्यर्थ प्रतीत होता है; वर्तमान विवरण इस बात पर जोर देते हैं कि उच्च ग्लाइकोलिटिक प्रवाह एटीपी उपज को अधिकतम करने के बजाय तेजी से प्रसार के लिए आवश्यक बायोसिंथेटिक अग्रदूतों और रेडॉक्स मध्यवर्ती की आपूर्ति करता है।

Key figures

• Otto Warburg
• Gustav Embden
• Otto Meyerhof
• Jakub Parnas

Seminal works

• warburg-1956
• vander-heiden-2009

Frequently asked questions

ग्लाइकोलाइसिस प्रति ग्लूकोज कितना एटीपी उत्पन्न करता है?

ग्लाइकोलाइसिस चार एटीपी का उत्पादन करता है लेकिन अपने निवेश चरण में दो का उपभोग करता है, प्रति ग्लूकोज दो एटीपी का शुद्ध लाभ होता है, साथ ही NADH के दो अणु और पाइरूवेट के दो अणु भी होते हैं।

क्या ग्लाइकोलाइसिस को ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है?

नहीं। ग्लाइकोलाइसिस को स्वयं ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है; हालांकि, यह जो NADH उत्पन्न करता है उसे पुन: ऑक्सीकृत किया जाना चाहिए, या तो माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन द्वारा जब ऑक्सीजन मौजूद हो या किण्वन द्वारा जब यह न हो।