النبات
مواضيع عامة في علم النبات
الجذور - السيقان - الأوراق
النباتات الوعائية واللاوعائية
البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)
الطحالب
النباتات الطبية
الحيوان
مواضيع عامة في علم الحيوان
علم التشريح
التنوع الإحيائي
البايلوجيا الخلوية
الأحياء المجهرية
البكتيريا
الفطريات
الطفيليات
الفايروسات
علم الأمراض
الاورام
الامراض الوراثية
الامراض المناعية
الامراض المدارية
اضطرابات الدورة الدموية
مواضيع عامة في علم الامراض
الحشرات
التقانة الإحيائية
مواضيع عامة في التقانة الإحيائية
التقنية الحيوية المكروبية
التقنية الحيوية والميكروبات
الفعاليات الحيوية
وراثة الاحياء المجهرية
تصنيف الاحياء المجهرية
الاحياء المجهرية في الطبيعة
أيض الاجهاد
التقنية الحيوية والبيئة
التقنية الحيوية والطب
التقنية الحيوية والزراعة
التقنية الحيوية والصناعة
التقنية الحيوية والطاقة
البحار والطحالب الصغيرة
عزل البروتين
هندسة الجينات
التقنية الحياتية النانوية
مفاهيم التقنية الحيوية النانوية
التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها
تصنيع وتخليق المواد النانوية
تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية
الرقائق والمتحسسات الحيوية
المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا
اللقاحات
البيئة والتلوث
علم الأجنة
اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس
الاخصاب
التشطر
العصيبة وتشكل الجسيدات
تشكل اللواحق الجنينية
تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية
مقدمة لعلم الاجنة
الأحياء الجزيئي
مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
الغدد
مواضيع عامة في الغدد
الغدد الصم و هرموناتها
الجسم تحت السريري
الغدة النخامية
الغدة الكظرية
الغدة التناسلية
الغدة الدرقية والجار الدرقية
الغدة البنكرياسية
الغدة الصنوبرية
مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء
الخلية الحيوانية
الجهاز العصبي
أعضاء الحس
الجهاز العضلي
السوائل الجسمية
الجهاز الدوري والليمف
الجهاز التنفسي
الجهاز الهضمي
الجهاز البولي
المضادات الحيوية
مواضيع عامة في المضادات الحيوية
مضادات البكتيريا
مضادات الفطريات
مضادات الطفيليات
مضادات الفايروسات
علم الخلية
الوراثة
الأحياء العامة
المناعة
التحليلات المرضية
الكيمياء الحيوية
مواضيع متنوعة أخرى
الانزيمات
Glycolysis and Fermentation
المؤلف:
Bodner, G. M
المصدر:
Metabolism: Part I, Glycolysis
الجزء والصفحة:
19-10-2015
4107
Glycolysis and Fermentation
Glycolysis is an anaerobic metabolic pathway, found in the cytosol of all cells, which forms adenosine triphosphate (ATP) by degrading glucose. It also serves as a source of precursors for other pathways, and as a recipient of products of various pathways for uses as metabolic fuels. Its universal and central role in metabolism suggests that glycolysis evolved early in the history of life.
In the overall reaction for glycolysis, one molecule of glucose is converted to two molecules of pyruvic acid. Along the way, two molecules of adenosine diphosphate (ADP) are phosphorylated to ATP, and two molecules of NAD+ (the oxidized form of NAD, or nicotinamide adenine dinucleotide) are reduced to NADH. ATP serves as an energy carrier and can be used to power many cellular processes. The NADH carries high-energy electrons, which can be used to produce more ATP by chemiosmosis. Likewise, the pyruvic acid can be further oxidized by the Krebs cycle to yield additional ATP.
The process of glycolysis. In glycolysis, the six- carbon glucose (shown without its hydrogens or oxygens) is first destabilized by the addition of ATP, and then split. Further transformations create NADH and new ATP, leaving a pair of three- carbon pyruvates.
The ten steps of glycolysis can be divided into two stages. The first five steps, the preparatory, or priming, phase of glycolysis, prepare the glucose by phosphorylating it twice, using two molecules of ATP as sources of phosphate. This increases the energy content of the glucose, so the preparatory phase is also sometimes called the investment stage, reflecting the need to invest two ATP molecules before a net yield of energy can be achieved. During the second five reactions, the payoff phase, the fruc- tose-1,6-bisphosphate formed during the preparatory phase is dephosphorylated and cleaved, forming two molecules of pyruvate and four of ATP. Because two ATPs are used and four are produced during glycolysis, there is a net production of two molecules of ATP for every glucose consumed.
Since glycolysis plays a central role in cellular metabolism, it has several control points. Like most pathways, it is regulated during its early steps. Hexokinase, the enzyme that catalyzes the first reaction, is inhibited by its product, glucose-6-phosphate (G-6-P). The third enzyme, phosphofructokinase (PFK), is regulated in a complex manner by several metabolites, and is also under indirect hormonal control. The last glycolytic enzyme, pyruvate kinase, is regulated by several metabolites, including ATP, which inhibits it. These control mechanisms have the effect of maintaining a constant supply of ATP for the cell, since production of ATP inhibits the process, and depletion of ATP activates it.
Aerobically respiring cells will produce even more ATP through oxidative phosphorylation. However, cells that cannot respire aerobically, either because they lack the necessary metabolic pathways or because they live in anaerobic environments, cannot do this. This presents a problem since all cells must continually regenerate the NAD+ needed during the preparatory phase of glycolysis. All such cells accomplish this by converting the pyruvate to another product, oxidizing NADH to NAD+ in the process. These reactions are collectively referred to as fermentations. Animals, some plants, and most bacteria produce lactic acid, whereas yeast and a few bacteria produce carbon dioxide and ethanol. Rarer fermentations produce a variety of organic molecules such as other alcohols and organic acids. Fermentations are used extensively by industry to produce these compounds cheaply, as well as to produce foods such as yogurt, bread, wine, and beer.
In the absence of oxygen the pyruvate is converted to NAD+ in reactions collectively referred to as fermentations.
References
Bodner, G. M. “Metabolism: Part I, Glycolysis.” Journal of Chemical Education 63 (1986): 566-570.
Sparks, S. “The Purpose of Glycolysis.” Science 277 (1997): 459-460.