گلیکولیز1
اهداف:
- آشنایی با انواع ناقل های گلوکز
- آشنایی با گلیکولیز
- آشنایی با محصولات گلیکولیز
شرح درس:
زمانی که برای کنکور آماده می شدم با خودم فکر می کردم که چرا باید مسیرهای مربوط به متابولیک را یاد گرفت و در کنکور نیز چرا باید آن ها را با جزییات به خاطر سپرد. اما در این زمان که مطالب را برای شما می نویسم به جرات می توانم بگوییم اگر در زمان کنونی این مسیر ها را به دقت به ذهن بسپرید زمانی که وارد دانشگاه شدید می بینید که تا آخر درس بیوشیمی و متابولیسم خود فقط با جزییات این مسیرها بیشتر آشنا می شوید. از طرف دیگر بهتر است به عنوان یک زیست شناس بدانید مواد غذایی که وارد بدن خود می کنید دارای چه سرنوشتی می شوند و چطور به انرژی تبدیل می شوند. بنابراین سعی شده در این طرح و طرح های بعد از این کمی با جزئیات بیشتر به این چرخه ها پرداخته شود.
از جمله مواد غذایی که بسیار در موجودات و به خصوص انسان ها مصرف عمده دارد کربوهیدرات ها هستند. از جمله این کربوهیدرات ها، قندها هستند. گلوکز یک ماده سوختنی مهم و معمول به شمار می آید. در پستانداران گلوکز تنها ماده سوختی است که مغز تحت شرایط گرسنگی از آن استفاده می کند و تنها سوختی است که سلول های قرمز خون در همه حال از آن بهره می برند. در واقع تقریباً همه موجودات زنده از گلوگز استفاده می کنند و بیشتر آن ها طبق یک روش مشابه آن را پردازش می نمایند. اما چرا در بین قندها، مونوساکاریدها و در بین مونوساکاریدها گلوکز یک ماده سوختی مهم محسوب می شود؟
گلوکز یکی از مونوساکاریدهایی است که تحت شرایط پیش زیستی از فرمالدئید تشکیل شده است، بنابراین ممکن است به عنوان یک منبع سوختی برای سیستم های بیوشیمیایی اولیه در دسترس بوده باشد. همچنین گلوکز نسبت به سایر مونوساکاریدها دارای گرایش کمتری جهت تشکیل غیر آنزیمی پروتئین های گلیکوزیله است. اما خود گلوکز به علت بزرگی نمی تواند از غشای نیمه تراوای سلول عبور کند و نیاز است تا راهی جهت ورود آن به داخل سلول فراهم شود.
ناقل های گلوکز:
چندین ناقل گلوکز سبب جا به جایی گلوکز در عرض غشای پلاسمایی سلول های جانوری می شوند. این خانواده که دارای 5 عضو هستند از GLUT1 تا GLUT5 نامگذاری می شوند. جزئیات هر یک از این اعضا در جدول زیر آمده است.
گلیکولیز:
گلیکولیز کلمه ای یونانی به معنای "فروپاشی شیرین" است. در سال 1897 هانس بوخنر و ادوارد بوخنر به طور تصادفی کشف کردند که تخمیر می تواند در خارج سلول زنده نیز اتفاق بیفتد. اما مسیر کامل گلیکولیز در سال 1940 توسط همکار های نزدیک افرادی همچون گوستاو امبدان، اتومیرهوف،کارل نئوبرگ، ژاکوب پارناس، اتوواربورگ، گرتی کوری و کارل کوری مشخص شد. همچنین مسیر گلیکولیز را به مسیر امبدن-میرهوف نیز می شناسند. آن فرایند فرایندی است که در حضور اکسیژن رخ می دهد. اما آیا همه موجودات برای ادامه زیست خود می توانند از گلیکولیز استفاده کنند؟
در غیاب اکسیژن برخی موجودات از تخمیر برای استفاده از قندها یاری می جویند. در تخمیرهای مختلف ماده اولیه همیشه قند نیست و در انواع مختلف آن مولکول شروع کننده و محصول با هم متفاوت اند. در جدول زیر به برخی از مهم ترین آن ها اشاره شده است.
همان طور که می دانید برای تولید فراورده های غذایی مانند خامه ترشیده، ماست، انواع پنیر، آب جو، شراب و حتی ترشی کلم از تخمیر استفاده می شود.
برخی موجودات بی هوازی اجباری هستند و نمی توانند در حضور اکسیژن زنده بمانند. اما برخی دیگر بی هوازی اختیاری بوده که در حضور و یا عدم حضور اکسیژن می توانند زنده بمانند.
اگرچه گلیکولیز یک فرایند تقریباً این عمومی به شمار می آید اما سرنوشت نهایی آن تولید ماده ای به نام پیروات است که ماده در بافت های مختلف سرنوشت متفاوت دارد. در حضور اکسیژن پیروات از طریق چرخه اسیدسیتریک و زنجیره ی انتقال الکترون به دی اکسید کربن و آب متابولیزه می شود. اما در غیاب اکسیژن، فرایند تخمیر مقدار کمتری انرژی تولید می کند و همان طور که در جدول فوق مشاهده می کنید می تواند بسته به نوع تخمیر به اسیدلاکتیک و یا اتانل تبدیل شود.
قبل از ورود به مبحث گلیکولیز باید به خاطر داشته باشید که گلوکز برای اینکه بتواند به عنوان یکی از سوخت های بدن موجودات یوکاروتی و برخی پروکاریوت ها محسوب شود باید دستخوش تغییراتی گردد. همه این نوع تغییرات جز 6 واکنش ذکر شده در طرح " متابولیسم در موجودات 4 " هستند. سپس مولکول های حاصل با اضافه و کم شدن و شکست شدن و ترکیب شدن های پی در پی به مولکول پیروات تبدیل شده و این ماده نیز اکسایش یافته و به ATP تبدیل می شود.
