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.

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^[1]^[2]^[3]

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.^[4].

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 ^[5]

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.

Referințe

^ en Bodner, George M.: Metabolism Part I: Glycolysis for the Embden-Meyerhoff pathway, J. Chem. Educ., 1986, 63 (7), p 566, July 1986
^ en Curs de Biochimie la Univ. Cornell: Fermentation : A BioMi 290/291 MicroWeb Movie Page, http://courses.cit.cornell.edu/biomi290/MOVIES/GLYCOLYSIS.HTML
^ en Engelking‏, Larry Rex: Textbook of veterinary physiological chemistry, chap. 24, p.137, 2004.
^ fr Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Matsudaira, Paul; Darnell, James; Kaiser, Chris A. & Masson, Pierre L.: Biologie moléculaire de la cellule, p. 301 http://books.google.com/books?id=gSFbGLVFwMEC&pg=PA301^{[nefuncțională]}
^ en Lipmann, F.: "Reminiscences of Embden's formulation of the Embden-Meyerhof cycle", Mol. Cell. Biochem. (Netherlands) 6 (3): 171–5, March 1975.

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

Commons

Wikimedia Commons conține materiale multimedia legate de glicoliză - Calea Embden-Meyerhoff-Parnas

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)

[1] Bodner, George M.: Metabolism Part I: Glycolysis for the Embden-Meyerhoff pathway, J. Chem. Educ., 1986, 63 (7), p 566, July 1986

[2] Curs de Biochimie la Univ. Cornell: Fermentation : A BioMi 290/291 MicroWeb Movie Page, http://courses.cit.cornell.edu/biomi290/MOVIES/GLYCOLYSIS.HTML

[3] Engelking‏, Larry Rex: Textbook of veterinary physiological chemistry, chap. 24, p.137, 2004.

[4] r Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Matsudaira, Paul; Darnell, James; Kaiser, Chris A. & Masson, Pierre L.: Biologie moléculaire de la cellule, p. 301 http://books.google.com/books?id=gSFbGLVFwMEC&pg=PA301^{[nefuncțională]}

[5] Lipmann, F.: "Reminiscences of Embden's formulation of the Embden-Meyerhof cycle", Mol. Cell. Biochem. (Netherlands) 6 (3): 171–5, March 1975.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]