تحلل السكر هي الخطوة الأولى التي تستخدمها جميع الخلايا الحية لاستخراج الطاقة من جزيء المغذيات (في هذه الحالة ، الجلوكوز، سكر بستة كربون). في بعض الخلايا ، لا سيما تلك الموجودة في بدائيات النوى، إنها أيضًا الخطوة الأخيرة ، حيث إن هذه الخلايا غير مجهزة لإجراء التنفس الخلوي (تحلل السكر بالإضافة إلى التفاعلات الهوائية التي تتبع في حقيقيات النوى) بالكامل.
تحلل السكر يحدث في سيتوبلازم الخلايا وينتج عنه ربح صافٍ لاثنين من ATP (ثلاثي فوسفات الأدينوزين، النوكليوتيدات التي تستخدمها الخلايا لاحتياجاتها من الطاقة).
هناك 10 خطوات لتحلل السكر في الكل ، لكنك لست بحاجة إلى حفظ جميع الإنزيمات العشر والإنزيمات المرتبطة بها للحصول على فهم راسخ للمسار ككل. الأهم من معرفة سلسلة التفاعلات حرفيًا هو إدراك المواد المتفاعلة والمنتجات والظروف التي يتكشف فيها تحلل السكر.
تحلل السكر مقابل. التنفس الخلوي
سؤال: أي مما يلي منتجات من التنفس الخلوي?
أ. الجلوكوز. ب. بيروفات. ج. نشبع؛ د. أسيتيل CoA
الجواب هو جوثاني أكسيد الكربون فقط. الجلوكوز هو متفاعل التنفس الخلوي (وتحلل السكر ، الخطوة الأولى) ، بينما الآخرون هم وسيط على طول الطريق من اشتقاق ما مجموعه 36 إلى 38 ATP من الجلوكوز طالما أن الأكسجين موجود. بيروفات هو نتاج
مفاعلات تحلل السكر
الجلوكوز مع الصيغة ج6ح12ا6، لها حلقة سداسية من ست ذرات في وسطها تحتوي على خمسة ذرات ذرة وأكسجين. في بداية تحلل السكر ، يكون المتفاعل الوحيد في المزيج. ومع ذلك ، على طول الطريق ، هناك حاجة إلى مجموعات الفوسفات لخطوات الفسفرة (أي إضافة مجموعات الفوسفات إلى مشتقات الجلوكوز.
بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب التفاعلات مدخلات من جزيئين من NAD+, الذي يتحول إلى شكله المهدرج (المختزل) أثناء تحلل السكر.
الخطوات الأولية لتحلل السكر: مرحلة الاستثمار
يتم فسفرة الجلوكوز عندما يدخل الخلية عن طريق الانتشار عبر غشاء البلازما. ثم يعاد ترتيبه إلى مشتق من الفركتوز ثم تتم فسفرته مرة ثانية لينتج الفركتوز-1،6-بيفوسفات. يتطلب هذان التفاعلان للفسفرة إدخال اثنين من ATP ، والذي يتحلل بالماء إلى ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين) للسماح بحدوث ذلك.
في نهاية هذه المرحلة ، ينقسم جزيء ستة كربون إلى زوج من جزيئات الكربون الثلاثة. وبالتالي ، يجب مضاعفة المواد المتفاعلة والمنتجات في كل خطوة مدرجة من هذه النقطة فصاعدًا من أجل الحفاظ على حساب مناسب لتحلل السكر ككل.
الخطوات النهائية لتحلل السكر: مرحلة العودة
مع بدء الجزء الثاني من تحلل السكر ، يتكون جزيئين من ثلاثة كربون من جليسيرالدهيد -3 فوسفات تتحول إلى البيروفات (C.3ح4ا3) في سلسلة من الخطوات. كل هذه تنطوي على إعادة ترتيب ، واحدة منها تنطوي على آخر الفسفرة خطوة.
أيضا في مرحلة العودة اثنين من جزيئات NAD+ (نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد ، وهو حامل إلكترون مطلوب لاحقًا في تفاعلات التنفس الهوائي) يتم تحويله إلى اثنين من NADH واثنين من H+ (أيون الهيدروجين).
في النهاية ، يتم استخدام مجموعتي الفوسفات على كل من جزيئي الكربون الثلاثة لصنع ATP ، مما يعني أنه يتم إنشاء أربعة ATP في هذه المرحلة. بطرح اثنين من ATP اللازمة في مرحلة الاستثمار ، من الواضح أن ما مجموعه يتم اشتقاق اثنين من ATP من جزيء واحد من الجلوكوز أثناء تحلل السكر.
منتجات تحلل السكر
يتم سرد التفاعل الكامل (الصافي) لتحلل السكر بشكل مختلف في مصادر مختلفة ، ولكن هذه الخلافات هي مسألة قرار المؤلف ما إذا كان سيتم تضمين بعض الوسطاء كجزء من رد فعل صاف. تمثيل دقيق واحد
ج6ح12ا6 + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD → 2 C3ح4ا6 + 2 ATP + 2 H + 2 NADH
هنا ، Pi هو فوسفات غير عضوي ، مشتق من التحلل المائي المذكور أعلاه لـ ATP.
أين تذهب منتجات تحلل السكر؟
ثم يدخل البيروفات الميتوكوندريا، حيث يتم تحويله إلى أسيتيل CoA. يدخل هذا الجزيء دورة كريبس للتنفس الهوائي ، وفي النهاية ، بعد تفاعلات سلسلة نقل الإلكترون, يتم إنتاج 36 إلى 38 ATP من جزيء الجلوكوز في عملية التنفس الخلوي، بما في ذلك اثنين من ATP من تحلل السكر.