Glicoliză

Glicoliza (greacă :Γλυκόλυση, glykys-dulce, lysys-rupere, descompunere, engleză : Glycolysis - Embden-Meyerhoff-Parnas pathway,) este un proces metabolic catabolic-enzimatic de oxidare (ardere) a monozaharidelor (cel mai adesea D-glucoza) cu eliberare treptată și cumulată a energiei.

Calea Embden-Meyerhoff-Parnas
(1 D-glucoză --> 2 piruvat + 2 ATP + 2 NADH)
Glc-6-P = Glucoză-6-fosfat
Frc-6-P = Fructoză-6-fospfat
Frc-1,6-bP = Fructoză-1,6-disfosfat
DHAP = Dihidroxiacetonfosfat
GAP = Gliceraldehidă-3-fosfat
1,3-bPG = 1,3-Difosfoglicerat
3-PG = 3-Fosfoglicerat
2-PG = 2-Fosfoglicerat
PEP = Fosfoenolpiruvat
Pyr = Piruvat

Acest proces de oxidare, (prima etapă a procesului de respirație, calea dihotomică, faza anaerobă a respirației) a fost denumit „Calea E.M.P” după inițialele numelor descoperitorilor, Gustav Georg Embden (1874-1933), Otto Fritz Meyerhof (1884-1951) și Jakub Karol Parnas (1884-1949).

Localizată în hialoplasma celulară și în cloroplaste, molecula de glucoză este scindată în două molecule de acid piruvic în 3 faze succesive: I- activarea hexozelor cu consumarea a doua molecule de ATP și descompunerea dihotomica a lor până la două fosfotrioze-produși intermediari instabili; II- prima fosforilare de substrat, care începe cu transformarea aldehidei fosfoglicerice în acid fosfogliceric cu eliberare de energie sub formă de NADH+H+ redus și sinteza unei molecule de ATP; III- a doua fosforilare de substrat în cadrul căreia acidul 3-fosfogliceric, în baza oxidării intramoleculare, cedează fosfatul cu formarea unei molecule de ATP.

Glicoliza depinde de sursa de NAD oxidat produs prin fosforilare oxidativă mitocondrială, factor limitant pentru inregul proces.

Calea Embden-Meyerhoff-Parnas (EMP)

Energia (căldura) se eliberează din oxidarea substanțelor organice pe două căi principale:

• în timp scurt și cu degajare de temperaturi înalte, în caz de ardere simplă, conform formulei:

Glucoză: C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O + energie

• lent și treptat, prin procese biochimice aproape identice pe toată biosfera lipsită de asimilația clorofilială, de la microb la animal, ca bază a metabolismului, cu eliminări dozate și controlate de energie/temperatură (spre exemplu, glicoliza, arderea unei D-hexoze (zahăr cu 6 atomi de carbon) pe Calea Embden-Meyerhoff engleză :Embden-Meyerhoff pathway prin ruperea enzimatică în 10 trepte a hexozei în condiții anaerobe, care duce într-un prim stadiu, în citoplasmă la două molecule de piruvat, energia fiind preluată de co-factori: adenozin-di-fosfat ADP <--> adenozintrifosfat ATP și niacină-adenozin-dinucleotid NAD <-->NADH; piruvatul, se va descompune enzimatic - în cadrul ciclului Krebs - în mitocondriile celulei eucariote, sau în citoplasma bacteriilor fie, aerobic, la dioxid de carbon, eliminat prin respirație și apă fie, printr-un proces de fermantație anaerob care va duce la acid lactic (în activitatea musculară intensivă), sau la etanol

În reacțiile de oxido-reducție menționate este redus un primitor de electroni care poate fi:

• coenzima niacină-adenozin-dinucleotid NAD -

NAD⁺ + 2 H⁺ + 2 e⁻ → (NADH,H⁺)

• Sinteza adenozintrifosfatului (ATP) prin fosforilarea de adenozin-di-fosfat (ADP) -

2 ADP + 2 HPO₄^2- (hidrogenofosfat) + 2 H⁺ → 2 ATP + 2 H₂O..

Calea Embden-Meyerhof-Parnas

Istoric

Cele zece trepte ale procesului glicolitic, comun marii majorități a biosferei lipsită de clorofilă au fost descrise de biochimiștii Gustav Georg Embden (1874-1933), Otto Fritz Meyerhof (1884-1951) și Jakub Karol Parnas (1884-1949) și au primit numele Calea Embden-Meyerhof-Parnas (engleză :Embden-Meyerhof-Parnas Pathway) - EMP

Unele bacterii utilizează căi diferite de degradare a glucozei, de exemplu, calea pentozo-fosfat, sau calea Entner-Doudoroff (calea ED).

Importanta glicolizei

-Glicoliza reprezinta etapa initiala si comuna a respiratiei si a fermentatiei;

-Infaptuieste legatura intre substratul respirator si ciclul Krebs;

-Ofera doua molecule de ATP si doua de NADH+H+ la fiecare molecula de hexoza;

-Se formeaza o serie de produsi intermediari ce pot fi utilizati in diferite cicluri metabolice;

-In cloroplaste reprezinta o cale independenta de sinteza a ATP-ului si NADH+H+;

-Prin intermediul glicolizei, in aceste organite celulare are loc descompunerea amidonului in fosfotrioze-unica forma transportabila prin membrana cloroplastelor.

Bibliografie

• en Minakami, S., Yoshikawa, H.: Thermodynamic considerations on erythrocyte glycolysis, Biochem. Biophys. Res. Commun. 18(3); 345–349; 1965. PMID 14300746; doi:10.1016/0006-291X(65)90711-4
• en Minakami, S., Yoshikawa H.: Studies on erythrocyte glycolysis. II. Free energy changes and rate limitings steps in erythrocyte glycolysis, J. Biochem. 59(2); 139–144; 1966. PMID 4223318
• Lehninger, A.: Biochimie, vol I-II Editura tehnică, 1987 și 1992
• de Voet, Donald; Voet, Judith G.; Maelicke, Alfred & Müller-Esterl, Werner: Biochemie, Wiley-VCH 1992. ISBN 3-527-28242-4;
• en Ronimus, RS und Morgan, HW.: Distribution and phylogenies of enzymes of the Embden-Meyerhof-Parnas pathway from archaea and hyperthermophilic bacteria support a gluconeogenic origin of metabolism, în Archaea. 1(3); 199–221, 2003. PMID 15803666; PDF
• en Kresge, N., Simoni, RD., Hill, RL.: Otto Fritz Meyerhof and the elucidation of the glycolytic pathway, în J Biol Chem. 280(4), 2005. PMID 15665335; PDF
• de Berg, Jeremy M., Tymoczko, John L., Stryer, Lubert: Biochemie. 6 Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-8274-1800-5, S. 764
• en Bowsher, Caroline; Steer, Martin W. & Tobin, Alyson K.: Plant Biochemistry, Garland Pub, New York, NY 2008, ISBN 978-0-8153-4121-5; S. 145
• de Heldt, Hans W., Piechulla, Birgit: Pflanzenbiochemie, 4. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2008, ISBN 978-3-8274-1961-3, S. 334
• en Reginald Garrett und Charles M. Grisham: Biochemistry. (International Student Edition). (4) Cengage Learning Services, 2009, ISBN 978-0-495-11464-2, S. 535

Legături externe

• en O animație simplificată a glicolizei (A Simplified Glycolysis Animation), http://www.1lec.com/Biochemistry/How%20Glycolysis%20Work/index.html Arhivat în 4 septembrie 2009, la Wayback Machine. (necesar Adobe Flash)
• en Nicholson, Donald: A Detailed Glycolysis Animation provided by IUBMB, http://www.iubmb-nicholson.org/swf/glycolysis.swf (necesar Adobe Flash)
• en Enzimele glicolitice (The Glycolytic enzymes in Glycolysis) http://nist.rcsb.org/pdb/molecules/pdb50_1.html Arhivat în 21 decembrie 2005, la Wayback Machine. la Protein Data Bank
• en Glycolytic cycle with animations at wdv.com
• en Metabolism, Cellular Respiration and Photosynthesis - The Virtual Library of Biochemistry and Cell Biology Arhivat în 16 martie 2005, la Wayback Machine. at biochemweb.org
• en notes on glycolysis Arhivat în 11 iunie 2008, la Wayback Machine. at rahulgladwin.com
• en Logica biochimică a glicolizei (The chemical logic behind glycolysis), http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/glycolysis.htm Arhivat în 22 martie 2013, la Wayback Machine., at ufp.pt
• en Expasy biochemical pathways poster - http://www.expasy.org/tools/pathways/boehringer_legends.html (at ExPASy)