एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस या एरोबिक अतिरिक्त ग्लूकोज के उपयोग के रूप में परिभाषित किया यहां तक कि उच्च ऑक्सीजन सांद्रता की शर्तों के तहत और ऊर्जा दक्षता में गिरावट के बावजूद, उत्पादों "उत्साहवर्द्धक" के गठन के लिए आक्सीकारक फास्फारिलीकरण द्वारा संसाधित नहीं है।
यह आमतौर पर उच्च प्रसार दर वाले ऊतकों में होता है, जिनकी ग्लूकोज और ऑक्सीजन की खपत अधिक होती है। इसके उदाहरण हैं कैंसर ट्यूमर कोशिकाएँ, स्तनधारियों के रक्त में कुछ परजीवी कोशिकाएँ और यहाँ तक कि स्तनधारियों के मस्तिष्क के कुछ क्षेत्रों में भी कोशिकाएँ।
ग्लाइकोलाइटिक मार्ग (स्रोत:] विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)
ग्लूकोज के अपचय द्वारा निकाली गई ऊर्जा को एटीपी और एनएडीएच के रूप में संरक्षित किया जाता है, जिनका उपयोग विभिन्न चयापचय मार्गों में बहाव के लिए किया जाता है।
एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस के दौरान, पाइरूवेट क्रेब्स चक्र और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला की ओर निर्देशित होता है, लेकिन इसे एटीपी के अतिरिक्त उत्पादन के बिना एनएडी + के पुनर्जनन के लिए किण्वन मार्ग के माध्यम से भी संसाधित किया जाता है, जो लैक्टेट के गठन के साथ समाप्त होता है।
एरोबिक या एनारोबिक ग्लाइकोलिसिस मुख्य रूप से साइटोसोल में होता है, जिसमें जीव जैसे कि ट्रिपैनोसोमैटिड्स के अपवाद होते हैं, जिसमें ग्लाइकोसोम नामक विशेष ग्लाइकोलाइटिक ऑर्गेनेल होते हैं।
ग्लाइकोलाइसिस सबसे अच्छा ज्ञात चयापचय मार्गों में से एक है। यह 1930 में गुस्ताव एम्बडन और ओटो मेयरहोफ द्वारा पूरी तरह तैयार किया गया था, जिन्होंने कंकाल की मांसपेशियों की कोशिकाओं में मार्ग का अध्ययन किया था। हालांकि, 1924 से एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस को वारबर्ग प्रभाव के रूप में जाना जाता है।
प्रतिक्रियाओं
ग्लूकोज का एरोबिक अपचय दस एंजाइमों उत्प्रेरित चरणों में होता है। कई लेखकों का मानना है कि इन चरणों को ऊर्जा निवेश के एक चरण में विभाजित किया गया है, जिसका उद्देश्य बिचौलियों में मुक्त ऊर्जा की सामग्री को बढ़ाना है, और एटीपी के रूप में प्रतिस्थापन और ऊर्जा का एक और लाभ है।
ऊर्जा निवेश का चरण
1-ग्लूकोज का फॉस्फोराइलेशन ग्लूकोज 6-फॉस्फेट हेक्सोकाइनेज (एचके) द्वारा उत्प्रेरित। इस प्रतिक्रिया में, प्रत्येक ग्लूकोज अणु के लिए एटीपी का एक अणु उलटा होता है, जो फॉस्फेट समूह के दाता के रूप में कार्य करता है। यह ग्लूकोज 6-फॉस्फेट (G6P) और ADP पैदा करता है, और प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय है।
एंजाइम को इसके संचालन के लिए एक पूर्ण Mg-ATP2- के गठन की आवश्यकता होती है, यही कारण है कि इसे मैग्नीशियम आयनों की आवश्यकता होती है।
2-6-फॉस्फेट (F6P) को फ्रुक्टोज करने के लिए G6P का आइसोमरीकरण। इसमें ऊर्जा व्यय शामिल नहीं है और फॉस्फोग्लुकोस आइसोमेरेज़ (PGI) द्वारा उत्प्रेरित एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया है।
3-F6P का फॉस्फोराइलेशन, फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज -1 (PFK-1) द्वारा उत्प्रेरित 1,6-बिस्फोस्फेट को फ्रुक्टोज करने के लिए। एटीपी के एक अणु का उपयोग फॉस्फेट समूह के दाता के रूप में किया जाता है और प्रतिक्रिया उत्पाद एफ 1,6-बीपी और एडीपी हैं।,G के अपने मूल्य के लिए धन्यवाद, यह प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय है (ठीक प्रतिक्रिया 1 की तरह)।
4-उत्प्रेरक एफ 1,6-बीपी के डायहाइड्रॉक्सीसिटोन फॉस्फेट (डीएचएपी), एक किटोज और ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (जीएपी), एक एल्डोस में। इस प्रतिवर्ती अल्डोल संघनन के लिए एंजाइम एल्डोलस जिम्मेदार है।
5-ट्रायोज फॉस्फेट आइसोमेरेज (टीआईएम) अतिरिक्त ऊर्जा इनपुट के बिना ट्रायोज फॉस्फेट: डीएचएपी और जीएपी के अंतर्संबंध के लिए जिम्मेदार है।
ऊर्जा वसूली चरण
1-जीएपी ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज (जीएपीडीएच) द्वारा ऑक्सीकृत होता है, जो कि फॉस्फेट समूह के स्थानांतरण को 1,3-बिसफॉस्फोस्लीगेट बनाने के लिए जीएपी के हस्तांतरण को उत्प्रेरित करता है। इस प्रतिक्रिया में, एनएडी + के दो अणु ग्लूकोज के अणु प्रति कम हो जाते हैं, और अकार्बनिक फॉस्फेट के दो अणुओं का उपयोग किया जाता है।
प्रत्येक NADH इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से गुजरता है और 6 एटीपी अणु ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण द्वारा संश्लेषित होते हैं।
2-फॉस्फोग्लाइसेरेट काइनेज (PGK) 1,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट से ADP में एक फॉस्फोरिल समूह को स्थानांतरित करता है, जिससे दो एटीपी और दो 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3PG) अणु बनते हैं। इस प्रक्रिया को सब्सट्रेट-स्तरीय फॉस्फोराइलेशन के रूप में जाना जाता है।
एचके और पीएफके की प्रतिक्रियाओं में खपत दो एटीपी अणुओं को मार्ग में इस कदम पर पीजीके द्वारा बदल दिया जाता है।
फॉस्फोग्लाइसेरट म्यूटेज (PGM) द्वारा 3-3PG को 2PG में बदल दिया जाता है, जो दो प्रतिवर्ती चरणों में कार्बन 3 और 2 ग्लिसरेट के बीच फॉस्फोरिल समूह के विस्थापन को उत्प्रेरित करता है। इस एंजाइम द्वारा मैग्नीशियम आयन की भी आवश्यकता होती है।
4-एक निर्जलीकरण अभिक्रिया द्वारा उत्प्रेरित अभिक्रिया 2PG को फॉस्फेनोलेफ्रुवेट (PEP) में परिवर्तित करती है, जो एक ऐसी प्रतिक्रिया है जिसमें ऊर्जा निवेश की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन बाद में फॉस्फेट समूह के हस्तांतरण के लिए अधिक ऊर्जा क्षमता वाला एक यौगिक उत्पन्न करता है।
5-अंत में, पायरुवेट के सहवर्ती उत्पादन के साथ, पाइरूवेट किनेज (पीवाईके) एक एडीपी अणु को पीईपी में फॉस्फोरिल समूह के हस्तांतरण को उत्प्रेरित करता है। दो एडीपी अणुओं का उपयोग प्रति ग्लूकोज अणु में किया जाता है और 2 एटीपी अणु उत्पन्न होते हैं। PYK पोटेशियम और मैग्नीशियम आयनों का उपयोग करता है।
इस प्रकार, ग्लाइकोलिसिस की कुल ऊर्जा उपज ग्लूकोज के प्रत्येक अणु के लिए एटीपी के 2 अणु है जो मार्ग में प्रवेश करती है। एरोबिक परिस्थितियों में, ग्लूकोज के पूर्ण क्षरण में एटीपी के 30 और 32 अणुओं के बीच प्राप्त करना शामिल है।
ग्लाइकोलाइटिक मध्यवर्ती के भाग्य
ग्लाइकोलाइसिस के बाद, पाइरूवेट डीकार्बाक्सिलेशन से गुजरता है, सीओ 2 का उत्पादन करता है और एसिटाइल कोएंजाइम ए को एसिटाइल समूह का दान करता है, जिसे क्रेब्स चक्र में भी सीओ 2 ऑक्सीकरण होता है।
इस ऑक्सीकरण के दौरान जारी इलेक्ट्रॉनों को माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन श्रृंखला प्रतिक्रियाओं के माध्यम से ऑक्सीजन में ले जाया जाता है, जो अंततः इस अंग में एटीपी संश्लेषण को चलाता है।
एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस के दौरान, उत्पादित अतिरिक्त पाइरूवेट एंजाइम लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा संसाधित होता है, जो लैक्टेट बनाता है और एनएडी + के भाग को पुनर्जीवित करता है और ग्लाइकोलाइसिस में कदम बढ़ाता है, लेकिन नए एटीपी अणुओं के गठन के बिना।
लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज तंत्र (स्रोत: जैज़्लव विथ विकिमीडिया कॉमन्स)
इसके अलावा, पाइरूवेट का उपयोग एनाबॉलिक प्रक्रियाओं में किया जा सकता है जो अमीनो एसिड एलेनिन के गठन की ओर जाता है, उदाहरण के लिए, या यह फैटी एसिड के संश्लेषण के लिए कंकाल के रूप में भी कार्य कर सकता है।
पाइरूवेट की तरह, ग्लाइकोलिसिस का अंतिम उत्पाद, कई प्रतिक्रिया मध्यवर्ती कोशिका के लिए महत्वपूर्ण कैटाबोलिक या एनाबॉलिक पथ में अन्य कार्य करते हैं।
यह ग्लूकोज 6-फॉस्फेट और पेंटोस फॉस्फेट मार्ग का मामला है, जहां न्यूक्लिक एसिड में मौजूद राइबोस मध्यवर्ती प्राप्त होते हैं।
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