Гликолиза е универсалният биохимичен процес, който превръща хранително вещество (шествъглеродната захар глюкоза) в използваема енергия (АТФ или аденозин трифосфат). Гликолизата се извършва в цитоплазмата на всички живи клетки, поддържана от течаща вълна от специфични гликолитични ензими.
Докато енергийният добив на гликолизата е, молекула за молекула, далеч по-малка от тази, получена от аеробно дишане - два АТФ на глюкозна молекула, консумирана само за гликолиза, vs. 36 до 38 за всички реакции на клетъчното дишане, взети заедно - въпреки това е една от най-вездесъщите и надеждни процеси в смисъл, че всички клетки го използват, дори ако не всички от тях могат да разчитат единствено на него за своята енергия нужди.
Реактиви и продукти на гликолиза
Гликолизата е анаеробен процес, което означава, че не се нуждае от кислород. Внимавайте да не бъркате "анаеробни" с "се среща само в анаеробни организми." Гликолиза се среща в цитоплазмата както на прокариотни, така и на еукариотни клетки.
Започва, когато глюкозата, която има формулата С
6Н12О6 и молекулна маса от 180,156 грама, дифузира в клетка през плазмената мембрана по нейния градиент на концентрация.Когато това се случи, въглеродът номер шест глюкоза, който се намира извън първичния хексагонален пръстен на молекулата, веднага се фосфорилира (т.е. има фосфатна група, свързана с него). Фосфорилирането на глюкозата прави молекулата глюкозо-6-фосфат (G6P) електрически отрицателна и по този начин я улавя вътре в клетката.
След още девет реакции и инвестиция на енергия се появяват продуктите на гликолиза: две молекули пируват (С3Н8О6) плюс чифт водородни йони и две молекули NADH, "електронен носител", който е от решаващо значение при "долните" реакции на аеробно дишане, които се случват в митохондриите.
Уравнение за гликолиза
Нетното уравнение за реакциите на гликолиза може да бъде написано по следния начин:
° С6Н12О6 + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+→ 2 ° С3Н4О3 + 2 Н+ + 2 NADH + 2 ATP
Тук Pi представлява свободен фосфат и ADP означава аденозин дифосфат, нуклеотидът, който служи като директен предшественик на по-голямата част от АТФ в тялото.
Ранна гликолиза: Стъпки
След като G6P се образува в първия етап на гликолиза под ръководството на ензима хексокиназа, молекулата се пренарежда без загуба или печалба на атоми във фруктоза-6-фосфат, друго производно на захарта. След това молекулата отново се фосфорилира, този път при въглерод номер 1. Резултатът е фруктоза-1,6-бифосфат (FBP), двойно фосфорилирана захар.
Въпреки че тази стъпка изисква двойка АТФ като източник на фосфорилиране, което се случва тук, те не са показани в общо уравнение на гликолизата, тъй като те се анулират от два от четирите АТФ, произведени във втората част на гликолиза. По този начин нетното производство на два АТФ всъщност означава първоначално „изкупуване“ на два АТФ, за да се получат общо четири АТФ в края на процеса.
По-късно гликолиза: Стъпки
Шествъглеродният, двойно фосфорилиран FBP се разделя на двойка тривъглеродни, еднократно фосфорилирани молекули, една от които бързо се пренарежда в другата. По този начин втората част на гликолизата започва с производството на двойка молекули глицералдехид-3-фосфат (GA3P).
Важното е, че всичко, което се случва от този момент нататък, се удвоява по отношение на цялостната реакция. По този начин, тъй като всяка молекула на GA3P систематично се пренарежда в пируват, като в същото време води до производството на два ATP и NAD, общата сума се увеличава два пъти повече. В края на гликолизата, две пируватни стойки, готови да бъдат изпратени към митохондриите, стига да има кислород.
- Ако кислородът е ограничен, както при интензивни упражнения, ферментация настъпва. Пируватът се превръща в лактат, който генерира достатъчно NAD +, за да позволи гликолизата да продължи.