ग्लाइकोलाइसिस का दूसरा चरण

"ग्लाइकोलिसिस के पहले चरण"

ग्लाइकोलाइसिस के दूसरे चरण में प्रयुक्त होने वाला पहला एंजाइम है ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज; डिहाइड्रोजनेज एंजाइम होते हैं जो एक कम करने वाले अणु से शक्ति को कम करने के हस्तांतरण को उत्प्रेरित करते हैं जो ऑक्सीकरण को दूसरे अणु (रेडॉक्स प्रतिक्रिया) में ऑक्सीकरण करता है। इस एंजाइम के सब्सट्रेट एनएडी (निकोटिडामाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड) और एफएडी (फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड) हैं।
इस चरण में डिहाइड्रोजनेज ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट के 1,3-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट में रूपांतरण को उत्प्रेरित करता है: उसी उत्प्रेरक साइट पर, एल्डिहाइड समूह को एनएडी + के एनएडीएच में परिणामी कमी के साथ कार्बोक्सिल में ऑक्सीकृत किया जाता है और बाद में, कार्बोक्सिल समूह सक्षम होता है एक ऑर्थोफॉस्फेट के साथ एक एनहाइड्राइड बंधन बनाने के लिए। पहली प्रक्रिया बहुत एक्सर्जोनिक है (यह ऊर्जा छोड़ती है) जबकि दूसरी बहुत एक्सर्जोनिक है (इसमें ऊर्जा की आवश्यकता होती है); यदि कोई उत्प्रेरक साइट नहीं होती, तो वैश्विक प्रतिक्रिया नहीं होती: पहली प्रतिक्रिया ऊर्जा की रिहाई के साथ होगी जो गर्मी के रूप में फैल जाएगी और इसलिए, एनहाइड्राइड बंधन बनाने के लिए उपयोग करने योग्य नहीं होगी।

1,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट के गठन के बाद, एंजाइम अपनी प्रारंभिक संरचना को फिर से शुरू करता है और एक नए सब्सट्रेट पर कार्य करने के लिए तैयार होता है।

फिर आता है फॉस्फोग्लाइसेरेट किनेज जो फॉस्फोरिल को 1,3-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट से एडीपी अणु में स्थानांतरित करने की अनुमति देता है; हमने एटीपी प्राप्त किया है (ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट के प्रत्येक अणु के लिए एक एटीपी, इसलिए, प्रत्येक प्रारंभिक ग्लूकोज अणु के लिए दो एटीपी) जो ऊर्जा व्यय की भरपाई करता है ग्लाइकोलाइसिस का पहला चरण।
आर्सेनेट आयन (AsO43-) ग्लाइकोलाइटिक मार्ग को प्रभावित करता है क्योंकि यह ग्लाइकोलाइसिस के दूसरे चरण की पहली प्रतिक्रिया में फॉस्फेट को बदल सकता है, जिससे 1-आर्सेनियो 3-फॉस्फोग्लाइसेरेट मिलता है जो अत्यधिक अस्थिर होता है और जैसे ही यह उत्प्रेरक से मुक्त होता है। साइट, हाइड्रोलाइज़ "आर्सेनेट को संचलन में लौटाता है। इसलिए, आर्सेनेट फॉस्फेट की क्रिया की नकल करता है और उत्प्रेरक साइट में प्रवेश करता है: आर्सेनेट की उपस्थिति में, प्रतिक्रिया जो एटीपी उत्पन्न करती है (1,3-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट से 3-फ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट तक) नहीं होती है क्योंकि 3-फॉस्फेट ग्लिसराल्डिहाइड सीधे 3-फॉस्फोग्लिसरेट में परिवर्तित हो जाता है; एटीपी उपलब्ध नहीं होने से कोशिकाएं मर जाती हैं (आर्सेनिक एसिड विषाक्तता)।

ऑक्सीडेटिव चरण की तीसरी प्रतिक्रिया में, 3-फॉस्फोग्लिसरेट की क्रिया द्वारा 2-फॉस्फोग्लिसरेट में परिवर्तित किया जाता है फॉस्फोग्लाइसेरेट म्यूटेज; प्रतिक्रिया में 2,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट मध्यवर्ती शामिल है।

अगले चरण में, एक एंजाइम हस्तक्षेप करता है एनोलेज़ जो 2-फॉस्फोग्लाइसेरेट के कार्बोनेसियस कंकाल से पानी के अणु के उन्मूलन को उत्प्रेरित करने में सक्षम है, पाइरीवेटेड फॉस्फोएनॉल (पीईपी) प्राप्त करता है;

पीईपी में फॉस्फोरिल को स्थानांतरित करने की एक उच्च क्षमता है: यह एंजाइम की क्रिया के माध्यम से स्थानांतरित होता है पाइरूवेट किनेज, दूसरे चरण के पांचवें चरण में पाइरूवेट प्राप्त करने के लिए एटीपी देने के लिए एडीपी को एक फॉस्फोरिल।

2-फॉस्फोग्लाइसेरेट और 3-फॉस्फोग्लिसरेट में फॉस्फोरिल की कम हस्तांतरण शक्ति होती है, इसलिए इन अणुओं से एटीपी प्राप्त करने के लिए, ग्लाइकोलाइसिस के दौरान 3-फॉस्फोग्लिसरेट को 2-फॉस्फोग्लिसरेट में परिवर्तित किया जाता है, क्योंकि यह बाद वाले से प्राप्त होता है। उच्च स्थानांतरण क्षमता वाली प्रजातियां।

जारी रखने से पहले, आइए 2,3-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट पर एक कोष्ठक खोलें; उत्तरार्द्ध सभी कोशिकाओं में मौजूद होता है जिसमें ग्लाइकोलाइसिस बहुत कम सांद्रता में होता है (यह ग्लाइकोलाइसिस के दूसरे चरण की तीसरी प्रतिक्रिया का मध्यवर्ती है)। दूसरी ओर, एरिथ्रोसाइट्स में, २,३-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट में ४-५ मिमी (अधिकतम एकाग्रता) की एक स्थिर एकाग्रता होती है क्योंकि उनके पास एक एंजाइमेटिक पैट्रिमोनी होती है जिसमें इसे बनाने का कार्य होता है; एरिथ्रोसाइट्स में ग्लाइकोलाइसिस से 2,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट का उत्पादन करने के लिए विचलन होता है: 1,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट की क्रिया द्वारा 2,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट में परिवर्तित किया जाता है बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट म्यूटेज़ (एरिथ्रोसाइट) और 2,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट, की क्रिया द्वारा बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट फ़ॉस्फ़ेटेज़ (एरिथ्रोसाइट) 3-फॉस्फोग्लिसरेट बन जाता है। फिर, एरिथ्रोसाइट्स में, ग्लाइकोलाइसिस से प्राप्त 1,3-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट का एक हिस्सा 2,3-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट में परिवर्तित हो जाता है, जो फिर 3-फ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट के रूप में ग्लाइकोलाइटिक मार्ग में वापस आ जाता है; ऐसा करने में, ऑक्सीडेटिव चरण का तीसरा चरण ग्लाइकोलाइसिस जिससे एटीपी प्राप्त होता है। खोए हुए एटीपी की मात्रा वह कीमत है जो एक एरिथ्रोसाइट 2,3-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट की एकाग्रता को बनाए रखने के लिए भुगतान करने को तैयार है, जिसकी इन कोशिकाओं को आवश्यकता होती है क्योंकि यह ऑक्सीजन को "हीमोग्लोबिन को बांधने" की क्षमता को प्रभावित करता है।
हमने देखा है कि ग्लाइकोलाइसिस के दूसरे चरण की पहली प्रतिक्रिया में एनएडी + एनएडीएच में कम हो जाता है लेकिन यह आवश्यक है कि, पाइरूवेट प्राप्त करने के बाद, एनएडीएच को एनएडी + में वापस कर दिया जाए: यह लैक्टिक किण्वन के साथ होता है (लैक्टेट प्राप्त होता है) या अल्कोहलिक किण्वन द्वारा (पाइरूवेट डिकार्बोक्सिलेज जो पाइरूवेट को डीकार्बोक्सिलेट करता है और एक डिहाइड्रोजनेज जो इथेनॉल बनाता है) खेल में आता है; किण्वन में ऑक्सीजन (एनारोबेस) शामिल नहीं होता है।
लैक्टिक किण्वन के कारण, लैक्टिक एसिड, यदि पर्याप्त रूप से निपटाया नहीं जाता है, तो मांसपेशियों में जमा हो जाता है और, एच + जारी करने से अनैच्छिक मांसपेशियों में संकुचन होता है और इसलिए ऐंठन होती है; मजबूत तनाव में एक मांसपेशी भी 6.8 के न्यूनतम पीएच तक पहुंच सकती है।
कोरी चक्र के माध्यम से, मांसपेशियों के अतिभारित होने पर मांसपेशियों की थकान का हिस्सा यकृत में स्थानांतरित हो जाता है। मान लीजिए कि मांसपेशी ऑक्सीजन की आपूर्ति के बिना काम करती है (गलत धारणा): यदि मांसपेशी मध्यम रूप से काम करती है, तो संकुचन के लिए आवश्यक एटीपी विशेष रूप से ग्लाइकोलाइसिस द्वारा प्रदान किया जाता है। यदि मांसपेशियों की गतिविधि बढ़ जाती है और अतिरिक्त एटीपी की आवश्यकता होती है, तो एरोबिक चयापचय को गति दें, परिवर्तित करें लैक्टेट, जिसे इस प्रकार ग्लूकोज में निस्तारित किया जाता है। वास्तव में, मांसपेशी एरोबिक चयापचय का शोषण करती है: यदि ऑक्सीजन की उपलब्धता है, तो मांसपेशियों का शोषण होता है, सबसे ऊपर, एरोबिक चयापचय द्वारा प्रदान किया गया एटीपी और, जब अधिक ऑक्सीजन उपलब्ध नहीं होता है, तो एनारोबिक चयापचय कोरी चक्र के माध्यम से तेज होता है। यह चक्र मानता है कि लैक्टेट को पेशी से यकृत में स्थानांतरित किया जाता है, जहां, ऊर्जा खर्च करके, अधिक ग्लूकोज का उत्पादन होता है जो मांसपेशियों में वापस आ जाता है। इस चक्र के माध्यम से, मांसपेशियों में खपत एटीपी का हिस्सा यकृत द्वारा आपूर्ति की जाती है, ग्लूकोनेोजेनेसिस प्रक्रिया के माध्यम से, ग्लूकोज का उत्पादन करने में सक्षम है जिसका उपयोग मांसपेशियों द्वारा एटीपी प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है।
अब तक वर्णित ग्लूकोज चयापचय में ऑक्सीजन शामिल नहीं है, लेकिन ग्लूकोज का एरोबिक चयापचय ग्लाइकोलाइटिक मार्ग से प्राप्त एटीपी की तुलना में 17-18 गुना अधिक मात्रा में प्राप्त करने की अनुमति देता है, इसलिए, जब सेल में एरोबिक और एड के बीच चयन करने की संभावना होती है। अवायवीय, पूर्व का पक्षधर है।
एरोबिक चयापचय में, पाइरूवेट माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करता है जहां यह परिवर्तन से गुजरता है और अंततः कार्बन डाइऑक्साइड और पानी प्राप्त होता है; इस प्रकार अपघटित ग्लूकोज के प्रत्येक अणु के लिए एटीपी के 34 अणु प्राप्त होते हैं।