كيف يحدث تحلل السكر؟

تحلل السكر هي عملية كيميائية حيوية عالمية تقوم بتحويل مادة مغذية (السكر المكون من ستة كربون الجلوكوز) في طاقة قابلة للاستخدام (ATP ، أو ثلاثي فوسفات الأدينوزين). يحدث تحلل السكر في سيتوبلازم جميع الخلايا الحية ، ويتدفق عبر سلسلة من الإنزيمات المحددة للجليكوليتيك.

في حين أن مردود الطاقة لتحلل السكر هو جزيء للجزيء ، أقل بكثير من ذلك المكتسب من التنفس الهوائي - اثنان من ATP لكل جزيء جلوكوز مستهلك لتحلل السكر وحده مقابل. 36 إلى 38 لجميع تفاعلات التنفس الخلوي مجتمعة - ومع ذلك فهي واحدة من أكثر تفاعلات الطبيعة انتشارًا عمليات يمكن الاعتماد عليها بمعنى أن جميع الخلايا تستخدمها ، حتى لو لم يكن بإمكانها جميعًا الاعتماد عليها فقط للحصول على طاقتها الاحتياجات.

تحلل السكر هو عملية لا هوائية ، مما يعني أنه لا يحتاج إلى أكسجين. احرص على عدم الخلط بين "اللاهوائية" و "يحدث فقط في الكائنات اللاهوائية". تحلل السكر يحدث في السيتوبلازم لكل من الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة.

يبدأ عند الجلوكوز ، الذي له الصيغة C₆ح₁₂ا₆ وكتلة جزيئية تبلغ 180.156 جرامًا ، تنتشر في خلية عبر غشاء البلازما أسفل تدرج تركيزها.

عندما يحدث هذا ، فإن كربون الجلوكوز رقم ستة ، الموجود خارج الحلقة السداسية الأولية للجزيء ، يتحول على الفور إلى الفسفرة (أي يحتوي على مجموعة فوسفات ملحقة به). تؤدي فسفرة الجلوكوز إلى جعل جزيء الجلوكوز 6 فوسفات (G6P) سالبًا كهربائيًا وبالتالي يحبسه داخل الخلية.

بعد تسعة تفاعلات أخرى واستثمار للطاقة ، تظهر نواتج تحلل السكر: جزيئين من البيروفات (C₃ح₈ا₆) بالإضافة إلى زوج من أيونات الهيدروجين وجزيئين من NADH ، "حامل الإلكترون" الضروري في تفاعلات التنفس الهوائية "النهائية" التي تحدث في الميتوكوندريا.

يمكن كتابة المعادلة الصافية لتفاعلات تحلل السكر على النحو التالي:

ج₆ح₁₂ا₆ + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD⁺→ 2 ج₃ح₄ا₃ + 2 ح⁺ + 2 NADH + 2 ATP

هنا ، يمثل Pi الفوسفات و ADP لتقف على الأدينوزين ثنائي الفوسفات ، النيوكليوتيدات التي تعمل بمثابة مقدمة مباشرة لمعظم ATP في الجسم.

بعد تشكيل G6P في الخطوة الأولى من تحلل السكر تحت إشراف الإنزيم هيكسوكيناز، يتم إعادة ترتيب الجزيء دون خسارة أو اكتساب الذرات إلى الفركتوز 6 فوسفات ، وهو مشتق سكر آخر. بعد ذلك ، تتم فسفرة الجزيء مرة أخرى ، هذه المرة عند الكربون رقم 1. والنتيجة هي سكر الفركتوز -1،6-بيفوسفات (FBP) ، وهو سكر فوسفوري مضاعف.

بينما تتطلب هذه الخطوة زوجًا من ATP كمصدر للتفسيرات التي تحدث هنا ، إلا أنها لا تظهر في معادلة تحلل السكر الكلية لأنها ألغيت بواسطة اثنين من ATP الأربعة المنتجة في الجزء الثاني من تحلل السكر. وبالتالي فإن صافي إنتاج اثنين من ATP يعني حقًا "شراء" أولي لاثنين من ATP لإنتاج أربعة ATP في نهاية العملية.

يتم تقسيم FBP المكون من ستة كربون ، والمفسفر بشكل مضاعف إلى زوج من ثلاثة كربون ، وجزيئات فسفرة مفردة ، أحدهما يعيد ترتيب نفسه بسرعة في الآخر. وهكذا يبدأ الجزء الثاني من تحلل السكر بإنتاج زوج من جزيئات جليسيرالديهيد -3 فوسفات (GA3P).

الأهم من ذلك ، أن كل ما يحدث من هذه النقطة فصاعدًا يتضاعف فيما يتعلق برد الفعل العام. وبالتالي ، نظرًا لأنه يتم إعادة ترتيب كل جزيء من GA3P بشكل منهجي في البيروفات بينما ينتج عنه إنتاج اثنين من ATP و NAD ، يرتفع إجمالي الحصيلة بمقدار ضعف ذلك. في نهاية التحلل السكري ، يقف اثنان من البيروفات جاهزين للإرسال نحو الميتوكوندريا طالما يوجد الأكسجين.

• إذا كان الأكسجين محدودًا ، كما هو الحال أثناء التمرين المكثف التخمير يحدث. يتم تحويل البيروفات إلى لاكتات ، مما يولد ما يكفي من NAD + للسماح باستمرار تحلل السكر.