Glykolýza je prvním krokem používaným všemi živými buňkami k získání energie z molekuly živiny (v tomto případě glukóza, šestikarbonový cukr). V některých buňkách, zejména v buňkách prokaryoty, je to také poslední krok, protože tyto buňky nejsou vybaveny k provádění buněčného dýchání (glykolýza plus aerobní reakce, které následují u eukaryot) v plném rozsahu.
Glykolýza probíhá v cytoplazmě buněk a vede k čistému zisku dvou ATP (adenosin triphoshate, nukleotid používaný buňkami pro jeho energetické potřeby).
K dispozici je celkem 10 kroků glykolýzy, ale nemusíte si zapamatovat všech 10 a jejich přidružené enzymy, abyste měli pevné pochopení dráhy jako celku. Důležitější než znát řadu reakcí doslovně je znát reaktanty, produkty a podmínky, za kterých se glykolýza odehrává.
Glykolýza vs. Buněčné dýchání
Otázka: Které z následujících jsou produkty z buněčné dýchání?
A. Glukóza; B. Pyruvát; C. Oxid uhličitý; D. Acetyl CoA
Odpověď je C, pouze oxid uhličitý. Glukóza je reaktantem buněčné dýchání (a glykolýzy, první krok), zatímco ostatní jsou meziprodukty na cestě od odvození celkem 36 až 38 ATP z glukózy, pokud je přítomen kyslík. Pyruvát je produkt
Reaktanty glykolýzy
Glukóza se vzorcem C6H12Ó6, má ve svém středu šesti atomový šestiúhelníkový kruh, který obsahuje pět atomů uhlíku a atom kyslíku. Na počátku glykolýzy je jediným reaktantem ve směsi. Postupem času jsou však fosfátové skupiny potřebné pro kroky fosforylace (tj. Přidání fosfátových skupin k derivátům glukózy.
Kromě toho reakce vyžadují vstup dvou molekul NAD+, který se během glykolýzy přemění na svoji hydrogenovanou (redukovanou) formu.
Počáteční kroky glykolýzy: investiční fáze
Glukóza je fosforylována, když vstupuje do buňky difúzí přes plazmatickou membránu. Poté se přeskupí na derivát fruktózy a poté se podruhé fosforyluje, čímž se získá fruktóza-1,6-bifosfát. Tyto dvě fosforylační reakce vyžadují vstup dvou ATP, které se hydrolyzují na ADP (adenosindifosfát), aby k tomu mohlo dojít.
Na konci této fáze je molekula se šesti uhlíky rozdělena na dvojici molekul se třemi uhlíky. Reaktanty a produkty v každém kroku uvedeném v tomto bodě je tedy třeba zdvojnásobit, aby se udržovalo správné účtování glykolýzy jako celku.
Poslední kroky glykolýzy: fáze návratu
Když probíhá druhá část glykolýzy, dvě tři uhlíkové molekuly glyceraldehyd-3-fosfát jsou transformovány do pyruvát (C.3H4Ó3) v sérii kroků. To vše zahrnuje přeskupení a jedno z nich zahrnuje ještě další fosforylace krok.
Také ve fázi návratu dvě molekuly NAD+ (nikotinamid adenin dinukleotid, elektronový nosič potřebný později v reakcích aerobního dýchání) se transformují na dva NADH a dva H+ (vodíkový ion).
Nakonec jsou dvě fosfátové skupiny na každé ze dvou molekul se třemi uhlíky použity k výrobě ATP, což znamená, že v této fázi jsou generovány čtyři ATP. Po odečtení dvou ATP potřebných v investiční fázi je jasné, že celkem dva ATP jsou odvozeny z jedné molekuly glukózy během glykolýzy.
Produkty glykolýzy
Kompletní (čistá) reakce glykolýzy je uvedena v různých zdrojích odlišně, ale tyto rozdíly jsou záležitostí autorova rozhodnutí, zda zahrnout určité meziprodukty jako součást čistá reakce. Jedno přesné vyjádření je
C6H12Ó6 + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD → 2 C.3H4Ó6 + 2 ATP + 2 H + + 2 NADH
Zde je Pi anorganický fosfát, odvozený od výše zmíněné hydrolýzy ATP.
Kam směřují produkty glykolýzy?
Pyruvát pak vstupuje do mitochondrie, kde se převádí na acetyl CoA. Tato molekula vstupuje do Krebsova cyklu aerobního dýchání a nakonec po reakcích elektronový transportní řetězec, 36 až 38 ATP je generováno z molekuly glukózy v procesu buněčného dýchání, včetně dvou ATP z glykolýzy.