תגובה מס' 2: Phosphohexose isomerase האנזים פוספוהקסוז איזומראז מבצע איזומרציה מאלדהיד לקטון. הפיכת גלוקוז 6 פוספט לפרוקטוז 6 פוספט- טבעת בעלת 5 פחמנים, לתגובה זו דרוש יון מגנזיום +Mg2 וכמות אנרגיה קטנה. התגובה הינה דו כיוונית.
תגובה מס' 3: Phosphofructokiase-1-PFK 1 האנזים PFK1 מפרק ATP ל – ADP ומדביק קבוצת פוספט לפרוקטוז 6 פוספט בעמדה מס' 1 והפיכתו לפרוקטוז 1,6 ביספוספט. לתגובה זו דרוש יון מגנזיום +Mg2. בשלב זה אנו משקעים אנרגיה בצורת מולקולת ATP.
פוספו פרוקטוקינאז מהווה נקודת בקרה מרכזית לוויסות קצב הגליקוזליה.
מספר מטבוליטים בתא עשויים לעקב או לזרז את הגליקוליזה, כאשר הגורם החשוב ביותר הינו רמת האנרגיהבתא.
ציטרט – מעכב PFK-1 רמה גבוהה של ציטרט מעידה על רמת אנרגיה גבוהה בתא. מקור הציטרט הינו ממעגל קרבס, רמת ציטרט גבוהה מסמנת שהמעגל עובד לאט כלומר, אין צורך ליצור עוד אנרגיה והגליקוליזה תיעצר.
ATP – כמות גדולה של ATP מסמנת רמת אנרגיה גבוהה ודיכוי הגליקוזליה. ADP,AMP – כמות גדולה של ADP,AMP מסמנת רמת אנרגיה נמוכה ומהווה גורם מזרז לגליקוליזה.
פרוקטוז 2,6 ביספוספט – גורם לזירוז הגליקוליזה. פרוקטוז 2,6 ביספוספט. מאקטב את PFK-1 בצורה חזקה כבר בריכוזים נמוכים. F-2, 6-BP אינו תוצר ביניים של הגליקוליזה אך גורם לירידה בזיקה למעכבים, ATP וציטרט, ומעלה את הזיקה לפרוקטוז 6 פוספט.
תגובה מס' 4: Aldolase האנזים אלדולאז מבקע את מולקולת הפרוקטוז 1,6 ביס פוספט ל-2 מולקולות בנות 3 פחמנים (טריוזות), גליצראלדהיד 3 פוספט ודהידרוקסיאצטון פוספט.
התהליך דו כיווני ויטה לצד מסוים כתלות ביחס בין המגיבים לתוצרים.
תגובה מס' 5: Triose phosphate isomerase האנזים טריוז פוספאט איזומראז הופך את מולקולות הדהידרוקסיאצטון פוספט למולקולות גליצראלדהיד 3 פוספט (מאלדהיד לקטון). רק גליצראלדהיד 3 פוספט יכול להמשיך במסלול הגליקוליזה. התהליך נמצא בשיווי משקל בין שתי הטריוזות וגם ביחס לפרוקטוז 1,6 ביס פוספט.
הפרוטון והאלקטרונים משמשים ליצירת NADH. NADH ימשיך למיטוכונדריה להפקת ATP. בשלב זה נוצרות 2 מולקולות NADH - אחת לכל מולקלות גליצראלדהיד 3 פוספט. גליצראלדהיד 3 פוספט בתוספת קבוצת הפוספט החדשה הופך ל – 1,3 ביספוספוגליצרט.
תגובה מס' 7: Phosphoglycerate kinase האנזים פוספוגליצרט קינאז מפרק את קבוצת הפוספט מ - 1,3 ביספוספוגליצרט ומעביר אותה ל – ADP – ליצירת ATP. בתגובה זו אנו מקבלים 2 מולקולות ATP ושתי מולקולות 3 פוספוגליצרט.
תגובה מס' 8: Phosphoglycerate mutase האנזים פוספוגליצרט מוטאז מעביר את קבוצת הפוספטמפחמן 3 לפחמן 2 במולקולת ה - 3 פוספוגליצרט. התגובה מתבצעת בשני שלבים, בשלב הראשון מתווספת קבוצת פוספטלפחמן מס' 2 במולקולת ה - 3 פוספוגליצרט, ליצירת 2,3 ביספוספוגליצרט, לאחר מכן מוסרת קבוצת הפוספט מפחמן מס' 3, ליצירת 2 פוספוגליצרט. התהליך נמצא בשיווי משקל. לתגובה זו דרוש יון מגנזיום +Mg2.
תגובה מס' 9: Enolase האנזים אנולז מבצע דהידרציה (הוצאת מולקולת מים) ויוצר קבוצת אנול במולקולת 2 פוספוגליצרט ליצירת פוספואנולפירובט.
תגובה מס' 10: Pyruvate kinase
זוהי התגובה האחרונה בגליקוליזה. האנזים פירובט קינאז מבצע הסרה של קבוצת פוספט ממולקולת הפוספואנול פירובט והעברתה ל – ADP ליצירת ATP. בשלב זה נוצר מפוספואנול פירובט התוצר הסופי של הגליקוליזה – פירובט. לתגובה זו דרוש יון מגנזיום +Mg2 או יון מנגן +Mn2 וכן יון אשלגן +K.
ΔG / (kJ/mol)
ΔG°' / (kJ/mol)
תגובה
שלב
-34
-16.7
glucose + ATP → glucose-6-phosphate + ADP + H+
1
-2.9
1.67
glucose-6-phosphate → fructose-6-phosphate
2
-19
-14.2
fructose-6-phosphate + ATP → fructose-1,6-bisphosphate + ADP + H+
1,3-bisphosphoglycerate + ADP → 3 phosphoglycerate + ATP
7
0.83
4.4
3-phosphoglycerate → 2-phosphoglycerate
8
1.1
1.8
2-phosphoglycerate → phosphoenolpyruvate + H2O
9
-23.0
-31.7
phosphoenolpyruvate + ADP + H+ → pyruvate- + ATP
10
סיכום התגובות בגליקוליזה
בקרות בגליקוליזה
אנזימי מפתח המבקרים את תהליך הגליקוליזה הינם אנזימים אשר מקדמים תגובות בלתי הפיכות – תגובה מס 1, 3 ו – 10, בעלות ΔG<0.
אנזים
מזרז
מעכב
הקסוקינאז
בכבד: גלוקוקינאז
בשריר – (תוצר) G-6-P
בכבד – Fru-6-P
PFK-1
ADP, AMP F-2,6-BP
ATP, ירידה ב-pH.
ציטרט
פירובט קינאז
F-1,6-BP
חוסר קו A. AMP,
ATP, NADH
אצטיל CoA
אלנין
הקסוקינאז
השלב הראשון בגליקוליזה מתחיל כאשר האנזים הקסוקינאז מזרחן מולקולת גלוקוז לגלוקוז 6 פוספט. ריכוז גבוה של גלוקוז - 6 פוספט מעכב את פעולת הקסוקינאז, כלומר האנזים מבוקר על ידי ריכוזי התוצר שלו. בתאי השריר, ריכוז גבוה של גלוקוז - 6 פוספט יגרום לעיכוב הקסוקינאז, ברקמת הכבד קיים אנזים אשר מבצע את פעולת הקסוקינאז – גלוקוקינאז. היות וברקמת הכבדגלוקוז משמש לצורך אחסון כגליקוגן, דרוש ריכוז גבוה יותר של גלוקוז – 6 פוספט על מנת לעכב את פעולת הגלוקוקינאז.
פוספו פרוקטו קינאז
בשלב השלישי מתבצע זרחון שני של פרוקטוז - 6 פוספט. האנזים פוספו פרוקטו-קינאז PFK1 (מלבד בכבד) מעוכב ע"י:
- ATP, ציטרט.
ריכוז גבוה של AMP, פרוקטוז 2,6 ביס פוספט יגרום לזירוז פעולת פוספו פרוקטו קינאז.
פירובט קינאז
בשלב העשירי והאחרון בגליקוליזה האנזים פירובט קינאז גורם להמרת פוספואנול פירובט לפירובט. האנזים פירובט קינאז מעוכב על ידי ריכוז גבוה של ATP , אלנין ואצטיל קואנזים A.פעילות האנזים פירובט קינאז מזורזת על ידי ריכוז גבוה של פרוקוטוז 1,6 ביס פוספט.
דהידרוקסי אצטון פוספט - Dihydroxyacetone phosphate אשר נוצר בגליקוליזה מומר בציטוזול על ידי האנזים גליצרול - 3 פוספט דהידרוגנאז - Glycerol-3 phosphate dehydrogenase לגליצרול -3 פוספט - Glycerol - 3 phosphate. גליצרול - 3 פוספט יכול להיכנס אל המיטוכונדריה.
בממברנה הפנימית גליצרול – 3 פוספט מומר בחזרה לדהידרוקסי אצטון פוספט על ידי האנזים גליצרול - 3 פוספט דהידרוגנאז מיטוכונדריאלי או בשמו השני - פלאבו פרוטאין דהידרוגנאז flavoprotein dehydrogenase. אנזים זה תלוי ב – FAD כקו פקטור לשם העברת אלקטרונים. מתקבלת מולקולת FADH2 אשר ממשיכה את תהליך הובלת האלקטרונים. בדומה לקומפלקס -– II Succinate-Q oxidoreductase יכול לקשור אלקטרונים ישירות ל - ubiquinone – Q ללא הוצאת פרוטונים אל המרווח הבין ממברנלי.
מולקולת הדהידרוקסי אצטון פוספט חוזרת אל הציטוזול ומתחילה את המחזור מחדש.
גורלו של פירובט
לפירובט, תוצר הגליקוליזה מספר מסלולים מטבוליים אפשריים, אשר תלויים בסוג התא בו מתרחשת הגליקוליזה ובתנאים בהם שרויים התאים מבחינת זמינות חמצן – היכולת לבצע את תהליך הנשימה התאית במלואה.
המסלולים המטבוליים הישירים האפשריים עבור מולקולת הפירובט הינם:
• המשך הפקת האנרגיה מפירובט – הטמעת הפחמנים לתוך אצטיל- COA.
• תסיסה בתנאים אנאירוביים ללקטט – בשרירים, בתאי דם אדומים ומיקרואורגניזמים שונים.
• תסיסה בתנאים אנאירוביים לאתנול – בשמרים.
המשך הפקת האנרגיה מפירובט – הטמעת הפחמנים לתוך אצטיל- COA
תהליך הגליקוליזה הינו התהליך הבסיסי והראשוני ביותר להפקת אנרגיה במערכות ביולוגיות. תהליך הגליקוליזה קיים בכל היצורים החיים, מהחיידק הפשוט ביותר ועד לבני האדם.
הגליקוליזה מתרחשת בכל היצורים בציטופלזמת התא. התהליך מורכב משרשרת של 10 תגובות כימיות. החומר המתחיל את התהליך הינו חד הסוכרגלוקוז; בסופה של סדרת התגובות מפורק הגלוקוז, אשר מכיל 6 אטומי פחמן, לשתי מולקולות פירובט - כל אחת מכילה 3 אטומיפחמן. האנרגיה אשר מופקת בתהליך הינה בצורת מולקולות של הנוקלאוטיד ATP - "מטבע האנרגיה" של כל היצורים החיים ומולקולות NADH. במהלך הגליקוליזה מפורקות (נצרכות) שתי מולקולות ATP ומיוצרות ארבע; הרווח האנרגטי הוא, אם כן, שתי מולקולות ATP. ניתן לסכם את התהליך כך:
