Какво е необходимо, за да започне гликолизата?

Гликолиза е процесът на извличане на енергия под формата на АТФ (аденозин трифосфат) от шествъглеродната молекула захар глюкоза (C₆З.₁₂О₆). Тази поредица от десет реакции на бърз огън се среща във всички клетки в природата. В едноклетъчните организми като бактериите той почти винаги е единственият източник на клетъчна енергия.

При многоклетъчните организми като животни, растения и гъбички, които разполагат с клетъчно оборудване за използване на кислород в техните реакции, гликолизата е само първата стъпка от клетъчното дишане. На молекула глюкоза произвежда клетъчното дишане като цяло 36 до 38 ATP, а гликолизата сама произвежда само два АТФ.

След като молекулата на глюкозата се дифузира в клетка през клетъчната мембрана, тя има двойка фосфатни групи, прикрепени към нея в процеса на пренареждане. След това се разделя на две и получените идентични тривъглеродни молекули в крайна сметка се превръщат пируват. Нетната печалба от гликолиза е два АТФ.

На по-гранулирано ниво гликолизата е извличане на енергия, задържана в връзките на молекулите на глюкозата използването на тази енергия от клетката, като цената на молекулата на глюкозата се разделя на нещо друго

Десетте различни реакции на гликолиза изискват своите специализирани ензими, които са протеини, които значително ускоряват реакциите в клетките. Клетката може да контролира скоростта на гликолиза и съответно скоростта на енергийна наличност, като прави някои ензими по-достъпни или по-малко достъпни.

Само глюкоза се изисква като реагент в самото начало на гликолизата, но по пътя трябва да се осигурят два АТФ, които да изтласкат процеса до средната му точка. След като молекулата се раздели, процесът изисква стабилно снабдяване с NAD⁺ за да продължите.

По-специално, кислородът е не необходима за гликолизата и при нейно отсъствие гликолизата може да се поддържа чрез ферментация. Този процес превръща пирувата в лактат и по този начин осигурява така необходимия NAD⁺ до гликолиза чрез превръщане на NADH₂.

Когато глюкозата навлезе в клетката, тя се фосфорилира (т.е. има фосфат, прикрепен от ензим). След това се пренарежда в друга шествъглеродна захар, фруктоза. Тази молекула се фосфорилира втори път при различен въглероден атом, след което първата фаза на гликолиза е завършена.

Това често се нарича "инвестиционна фаза" на гликолизата, защото въпреки че общият резултат е осигуряването на енергия, клетката първо трябва да понесе умерена загуба. По този начин двата АТФ, необходими за осигуряване на фосфати в тази фаза, са инвестиция, но такава, която винаги се отплаща.

В началото на т.нар "фаза на връщане", шествъглеродната, двойно фосфорилирана фруктозна молекула се разделя на две много сходни тривъглеродни молекули, всяка със собствена фосфатна група; всичко едно бързо се превръща в друго, глицералдехид-3-фосфат.

Сега идентичните молекули се пренареждат и фосфорилират и се пренареждат отново няколко пъти в пируват (С₃З.₄О₃). В крайните реакции, които изискват NAD⁺, молекулите близнаци се отказват от фосфатите си в името на АТФ, което означава, че тази фаза произвежда четири АТФ. По този начин гликолизата дава два АТФ като цяло след отчитане на двата АТФ, "изразходвани" в първата фаза.

В крайна сметка продуктите на гликолизата са пируват, NADH₂, два освободени водородни атома и АТФ. Тъй като първоначалният продукт е само глюкоза и АТФ се появява по-късно, общото уравнение за гликолиза е:

° С₆З.₁₂О₆ + 2 ATP + 2 NAD + 2 C₃З.₄О₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

След това пируватът преминава към митохондриите за аеробно дишане ако присъства достатъчно кислород (което при хората е през повечето време), но остава в цитоплазмата за ферментация до лактат, ако нивото на кислорода е недостатъчно.