Glikoliz
Glikoliz, bir glikoz molekülünü iki pirüvat molekülüne ayıran, bu süreçte az miktarda net ATP ve indirgenmiş NADH üreten merkezi sitozolik bir yoldur. Canlı hücreler arasında neredeyse evrensel olarak bulunmaktadır, oksijenli veya oksijensiz ortamlarda işlev görmektedir ve glikoz yıkım ürünlerini hem aerobik solunuma hem de fermantasyona aktarmaktadır.
Tanım
Glikoliz, bir glikoz molekülünün iki pirüvat molekülüne sitozolik, on adımlı enzimatik dönüşümüdür; bu süreçte substrat düzeyinde fosforilasyon ile net iki ATP kazanımı ve iki NAD+'nın NADH'ye indirgenmesi gerçekleşmektedir.
Kapsam
Bu madde, glikozdan pirüvata kadar olan on reaksiyonluk diziyi, enerji yatırımı ve enerji geri kazanımı fazlarına ayrılmasını, anahtar geri dönüşümsüz adımlardaki düzenlenmesini ve pirüvatın aerobik ve anaerobik koşullar altındaki akıbetini kapsamaktadır. Glikolizi biyokimyada metabolik bir konu olarak ele almakta, klinik bir rehberlik olarak değerlendirmemektedir.
Temel sorular
- Glikoz pirüvata nasıl dönüştürülür ve hangi adımlar ATP tüketir, hangileri üretir?
- Glikoliz oksijen olmadan nasıl ATP üretir?
- Glikolitik akışın hızı ne tarafından kontrol edilir?
- Pirüvat ve NADH'ye aerobik ve anaerobik koşullar altında ne olur?
Anahtar kavramlar
- Enerji yatırımı ve enerji geri kazanımı fazları
- Substrat düzeyinde fosforilasyon
- Glikoz başına net iki ATP ve iki NADH verimi
- Son ürün olarak pirüvat
- Heksokinaz, fosfofruktokinaz ve pirüvat kinazda düzenleme
- Taahhüt edici, hız sınırlayıcı adım olarak fosfofruktokinaz
- NAD+ rejenerasyonu ve fermantasyon ile bağlantısı
Mekanizmalar
Glikoliz iki aşamada ilerlemektedir. Enerji yatırımı fazında glikoz fosforillenmekte ve yeniden düzenlenmekte, iki ATP tüketmekte ve altı karbonlu ara ürün, birbirine dönüşebilen iki üç karbonlu şekere ayrılmaktadır. Enerji geri kazanımı fazında ise her üç karbonlu birim oksitlenmekte, NAD+'yı NADH'ye indirgemekte ve ATP üreten substrat düzeyinde fosforilasyona uğrayarak glikoz başına net iki ATP kazancı sağlamaktadır. Bu yol, başlıca heksokinaz, fosfofruktokinaz ve pirüvat kinaz tarafından katalizlenen üç geri dönüşümsüz reaksiyonda kontrol edilmektedir; fosfofruktokinaz, temel düzenleyici ve taahhüt edici adım olarak işlev görmektedir. Glikolizin kendisi oksijene ihtiyaç duymadığı için, ürettiği NADH'nin yeniden oksitlenmesi gerekmektedir — bu, aerobik koşullar altında elektronların mitokondrilere aktarılmasıyla veya oksijenin az olduğu fermantasyon sırasında pirüvatın indirgenmesiyle gerçekleşmektedir.
Klinik önem
Hızla çoğalan birçok tümör, oksijen mevcut olsa bile glikolize büyük ölçüde bağımlıdır; Warburg etkisi olarak bilinen bu fenomen, glikolitik metabolizmayı kanser biyolojisinin odak noktası haline getirmiştir. Glikolitik enzimlerin kalıtsal eksiklikleri, ATP için glikolize bağımlı olan kırmızı kan hücreleri gibi hücreleri de bozabilmektedir. Bu madde, biyokimyayı tanımlamakta olup, bireysel tanı veya tedavi için bir temel oluşturmamaktadır.
Tarihçe
Glikolitik yolak, yirminci yüzyılın ilk yarısında çeşitli araştırmacıların çalışmalarıyla yeniden yapılandırılmıştır ve anahtar katkıda bulunanların adıyla Embden-Meyerhof-Parnas yolu olarak yaygın şekilde adlandırılmaktadır. Otto Warburg'un tümör hücrelerindeki glikoz metabolizması üzerine yaptığı çalışmalar, glikolize klinik olarak önemli bir yolak olarak kalıcı bir ilgi çekmiş, bu ilgi modern kanser metabolizması araştırmalarıyla yeniden canlanmıştır.
Tartışmalar
- Çoğalan hücreler neden oksijen mevcutken bile glikolizi tercih eder?
- Warburg etkisi — tümörlerdeki aerobik glikoliz — enerjisel olarak israfçı göründüğü için uzun süre şaşırtıcı bulunmuştur; güncel açıklamalar, yüksek glikolitik akışın ATP verimini maksimize etmek yerine hızlı çoğalma için gerekli biyosentetik öncülleri ve redoks ara ürünlerini sağladığını vurgulamaktadır.
Öne çıkan isimler
- Otto Warburg
- Gustav Embden
- Otto Meyerhof
- Jakub Parnas
İlgili konular
Temel eserler
- warburg-1956
- vander-heiden-2009
Sıkça sorulan sorular
- Glikoliz glikoz başına ne kadar ATP üretir?
- Glikoliz dört ATP üretmekte ancak yatırım fazında iki ATP tüketmektedir; bu da glikoz başına net iki ATP kazancı, ayrıca iki NADH ve iki pirüvat molekülü anlamına gelmektedir.
- Glikoliz oksijen gerektirir mi?
- Hayır. Glikolizin kendisi oksijen kullanmamaktadır; ancak ürettiği NADH'nin yeniden oksitlenmesi gerekmektedir; bu, oksijen mevcutken mitokondriyal solunum yoluyla veya oksijen yokken fermantasyon yoluyla gerçekleşmektedir.