Metabolismus glukózy

Glykolýza

Glykolýza je postupné štěpení 6-ti uhlíkaté glukózy na dvě molekuly 3 uhlíkatého pyruvátu, který se dále podle podmínek mění:

• Při anaerobní glykolýze (bez přístupu kyslíku) na laktát. K tomuto jevu může docházet například při svalové námaze.

• Při aerobní glykolýze (za přístupu kyslíku) až na oxid uhličitý a vodu.

Průběh glykolýzy:

1. Nejprve dochází k fosforylaci glukózy za vzniku glukózo-6-fosfátu.Při této reakci se spotřebovává jedna molekula ATP.

2. Isomerace glukoso-6-fosfátu na fruktózo-6-fosfát.

3. Fosforylace fruktózo-6-fosfátu za vzniku fruktózo-1,6-bisfosfátu. Při této reakci se spotřebovává další molekula ATP.

4. Štěpení fruktózo-1,6-bisfosfátu na dihydroxyacetonfosfát a D-glyceraldehyd-3-fosfát.Tyto triózy jsou v dynamické rovnováze. Koncentrace dihydroxyacetonfosfátu je vyšší, ale v reakci dále pokračuje jen D-glyceraldehyd-3-fosfát. Tím dochází k neustálému porušování dynamické rovnováhy a přeměna molekul dihydroxyacetonfosfátu na D-glyceraldehyd-3-fosfát.

5. Fosforylace a oxidace D-glyceraldehydu-3-fosfátu za vzniku 1,3-bisfosfoglycerátu. Tato reakce běží pro jednu molekulu glukózy 2 krát a proto získáváme 2 molekuly NADH+H⁺.

6. Štěpení 1,3-bisfosfoglycerátu na 3-fosfoglycerát. Při této reakci vzniká z ADP molekula ATP. Pro 1 molekulu glukózy běží tato reakce 2 krát, proto získáváme 2 ATP.

7. Přeměna 3-fosfoglycerátu na 2-fosfoglycerát.

8. Redukce 2-fosfoglycerátu na fosfoenolypyruvát.

9. Přeměna fosfoenolpyruvátu na pyruvát za současné přeměny ADP na ATP. Pro jednu molekulu glukózy běží tato reakce 2 krát, proto získáváme 2 molekuly ATP.

Za anaerobních podmínek se vzniklý pyruvát mění na laktát. Za aerobních podmínek se pyruvát mění na acetylkoenzym A, který vstupuje do citrátového cyklu, kde z něj vzniká oxid uhličitý. Dále následuje dýchací řetězec, ve kterém vzniká voda.

Obr. 1: Průběh glykolýzy

Energetická bilance glykolýzy

Při energetické bilanci glykolýzy počítáme celkové množství vzniklé ATP. Bereme v úvahu redukované koenzymy NADH+H⁺ , ze kterých v dýchacím řetězci vznikají molekuly ATP. Z jedné molekuly NADH+H⁺ vznikají v dýchacím řetězci 3 molekuly ATP.

Při jednom otočení citrátového cyklu získáme 12 molekul ATP.

Anaerobní glykolýza

Při přeměně 1 molekuly glukózy vznikají 2 molekuly laktátu a 4 molekuly ATP. Na fosforylaci glukózy došlo ke spotřebování 2 molekul ATP. Tedy celkový energetický výtěžek anaerobní glykolýzy je 2 molekuly ATP.

Aerobní glykolýza

Při přeměně 1 molekuly glukózy vznikají 2 pyruváty. Pyruvát je nejprve transportován z cytoplazmy na vnitřní mitochondriální membránu a tam přeměněn oxidativní dekarboxylací na acetyl koenzym A. Při této reakci vzniká NADH+H^+.

• Celkový energetický výtěžek je dán:

  • Spotřeba 2 molekul ATP při fosforylaci glukózy.

  • Při přeměně D- glyceraldehydu 3-fosfátu na 1,3bisfosfoglycerát vznikají 2 molekuly NADH+H⁺, z nichž v dýchacím řetězci získáváme 2 krát 3, tedy 6 molekul ATP.

  • Vznik 4 molekul ATP při přeměně D- glyceraldehydu 3- fosfátu až na pyruvát.

  • Při oxidativní fosforylaci získáváme 2 NADH+H⁺, které vstupují do dýchacího řetězce a získáváme z nich 2 krát 3, tedy 6 molekul ATP.

  • Z 1 molekuly glukózy získáváme celkem 2 molekuly acetylkoenzymu A, který vstupuje do citrátového cyklu, proto citrátový cyklus pro 1 molekulu glukózy běží 2 krát. Získáváme tedy 2 krát 12, tedy 24 molekul ATP.

• Celkově tedy z 1 molekuly glukózy získáváme 38 molekul ATP. Vidíme, že aerobní glykolýza je energeticky mnohem výhodnější než aerobní.

Zdroje

• BENEŠOVÁ, Marika a Hana SATRAPOVÁ. Odmaturuj! z chemie. Vyd. 1. Brno: Didaktis, 2002. 208 s.ISBN 80-86285-56-1.
• HOLEČEK, Václav, Luboš STÁRKA a Emil BIELIK. Biochemie. 1. vydání. Praha: Avicenum,zdravotnické nakladatelství, 1983.
• KOTLÍK, Bohumír a Květoslava RŮŽIČKOVÁ. Chemie v kostce II.. Havlíčkův Brod: Fragment, 1997, ISBN 80-7200-342-9.
• ODSTRČIL Jaroslav a Milada ODSTRČILOVÁ. Chemie potravin, 1. vydání, Brno: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů, 2006, ISBN 80-7013-435-6.

Obrázky

• Obr. 1: Autor neznámý. http://kabinet-chemie.webnode.cz [cit. 10. 11. 2014] Dostupné na www: http://kabinet-chemie.webnode.cz/images/200000190-812858180e-public/Glykol%C3%BDza.png
• Obr. 2: Autor neznámý. www.wikipedia.org [cit. 10. 11. 2014] Dostupné na www: http://cs.wikipedia.org/wiki/Inzulin