ما هي النتيجة النهائية لتحلل السكر؟

تعتمد الوسائل التي تستخلص بها خلايا الكائن الحي الطاقة من الروابط الموجودة في الجزيئات العضوية على نوع الكائن الحي قيد الدراسة.

بدائيات النوى (مجالات البكتيريا والعتائق) تقتصر على التنفس اللاهوائي لأنهم لا يستطيعون الاستفادة من الأكسجين. حقيقيات النواة (المجال Eukaryota ، الذي يشمل الحيوانات والنباتات والبروتينيس والفطريات) يدمج الأكسجين في عمليات التمثيل الغذائي ونتيجة لذلك يمكن الحصول على المزيد من الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) لكل جزيء وقود يدخل النظام.

ومع ذلك ، فإن جميع الخلايا تستفيد من سلسلة التفاعلات المكونة من عشر خطوات والمعروفة مجتمعة باسم تحلل السكر. في بدائيات النوى ، عادة ما تكون هذه هي الوسيلة الوحيدة للحصول على ATP ، ما يسمى ب "عملة الطاقة" لجميع الخلايا.

في حقيقيات النوى ، هذه هي الخطوة الأولى في التنفس الخلوي ، والذي يتضمن أيضًا مسارين هوائيين: دورة كريبس و ال سلسلة نقل الإلكترون.

المنتج النهائي المشترك لتحلل السكر هو جزيئين من البيروفات لكل جزيء من الجلوكوز يدخل العملية ، بالإضافة إلى جزيئين من ATP واثنين من NADH ، وهو ما يسمى بحامل الإلكترون عالي الطاقة.

التفاعل الصافي الكامل لتحلل السكر هو:

ج₆ح₁₂ا₆ + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 P → 2 CH₃(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

تعتبر تسمية "net" مهمة هنا ، لأنه في الواقع ، هناك حاجة إلى اثنين من ATP في الجزء الأول من تحلل السكر لتهيئة الظروف اللازمة للجزء الثاني ، حيث يتم إنشاء أربعة ATP لجلب الميزانية العمومية الإجمالية إلى زائد اثنين في عمود ATP.

يتم تحفيز كل خطوة في تحلل السكر بواسطة إنزيم معين ، كما هو معتاد في جميع تفاعلات التمثيل الغذائي الخلوي. لا يتأثر كل تفاعل بإنزيم فحسب ، بل إن كل إنزيم متضمن خاص بالتفاعل المعني. ومن ثم ، توجد علاقة إنزيم متفاعل واحد إلى واحد.

ينقسم تحلل السكر عادةً إلى مرحلتين تشيران إلى تدفق الطاقة المتضمن.

مرحلة الاستثمار: تتضمن التفاعلات الأربعة الأولى لتحلل السكر فسفرة الجلوكوز بعد دخوله إلى سيتوبلازم الخلية. إعادة ترتيب هذا الجزيء إلى سكر ستة كربون آخر (الفركتوز) ؛ فسفرة هذا الجزيء عند كربون مختلف لإنتاج مركب بمجموعتين من الفوسفات ؛ انقسام هذا الجزيء إلى زوج من المواد الوسيطة ثلاثية الكربون ، لكل منها مجموعة فوسفات خاصة بها.

مرحلة التسديد: واحد من اثنين من المركبات الكربونية الحاملة للفوسفات والتي تم إنشاؤها في تقسيم الفركتوز -1،6-ثنائي الفوسفات ، ثنائي هيدروكسي أسيتون الفوسفات (DHAP) ، هو تم تحويله إلى الآخر ، glyceraldehyde-3-phosphate (G3P) ، مما يعني وجود جزيئين من G3P في هذه المرحلة لكل جزيء جلوكوز يدخل تحلل السكر.

بعد ذلك ، تتم فسفرة هذه الجزيئات ، وفي الخطوات العديدة التالية ، يتم تقشير الفوسفات واستخدامه لتكوين ATP حيث يتم إعادة ترتيب جزيئات الكربون الثلاثة في البيروفات. على طول الطريق ، يتم إنشاء اثنين من NADH من NAD⁺، واحد لكل ثلاثة جزيئات كربون.

وبالتالي فإن صافي التفاعل أعلاه راضٍ ويمكنك الآن بثقة الإجابة على السؤال ، "في نهاية تحلل السكر ، ما هي الجزيئات التي يتم الحصول عليها؟"

في وجود الأكسجين في الخلايا حقيقية النواة ، يتم نقل البيروفات إلى العضيات المسماة الميتوكوندريا، والتي تدور حول كل شيء التنفس الهوائي. يتم التخلص من البيروفات من الكربون ، والذي يخرج من العملية في شكل ثاني أكسيد الكربون الناتج عن النفايات (CO₂) ، وتركت وراءها مثل أنزيم الأكتيتيل أ.

دورة كريبس: في مصفوفة الميتوكوندريا ، يتحد الأسيتيل CoA مع مركب أوكسالو أسيتات رباعي الكربون لإنتاج سيترات جزيء ستة كربون. يتم تقليص هذا الجزيء مرة أخرى إلى oxaloacetate ، مع فقدان ثاني أكسيد الكربون₂ وكسب واحد من ATP ، وثلاثة NADH وواحد FADH₂ (حامل إلكترون آخر) في كل دورة من الدورة.

هذا يعني أنك بحاجة إلى مضاعفة هذه الأرقام لمراعاة حقيقة أن اثنين من الأسيتيل CoA يدخلان في دورة كريبس لكل جزيء من الجلوكوز يدخل تحلل السكر.

سلسلة نقل الإلكترون: في هذه التفاعلات ، التي تحدث على غشاء الميتوكوندريا ، ذرات الهيدروجين (الإلكترونات) من ناقلات الإلكترون المذكورة أعلاه يتم تجريدها من جزيئاتها الحاملة المستخدمة لدفع تخليق قدر كبير من ATP ، حوالي 32 إلى 34 لكل جلوكوز "منبع" مركب.