Hvad er nødvendigt for at glykolyse kan begynde?

Glykolyse er processen med at udlede energi i form af ATP (adenosintrifosfat) fra sukkermolekylet med seks carbonatomer (C₆H₁₂O₆). Denne serie af ti hurtige ildreaktioner forekommer i alle celler i naturen. I encellede organismer som bakterier er det næsten altid den eneste kilde til cellulær energi.

I flercellede organismer som dyr, planter og svampe, der har det cellulære udstyr til at bruge ilt i deres reaktioner, er glykolyse bare det første trin i cellulær respiration. Pr. Molekyle glukose producerer cellulær respiration som helhed 36 til 38 ATP, og glykolyse alene producerer kun to ATP.

Efter at et glukosemolekyle diffunderer ind i en celle gennem cellemembranen, har det et par fosfatgrupper bundet til sig i løbet af omarrangeringen. Derefter opdeles den i to, og de resulterende identiske tre-kulstofmolekyler bliver til sidst pyruvat. Nettogevinsten ved glykolyse er to ATP.

På et mere granulært niveau er glykolyse ekstraktion af energi, der holdes i bindingerne af glukosemolekyler til brugen af ​​den energi af cellen, hvor omkostningerne for glukosemolekylet opdeles i noget andet.

De ti forskellige reaktioner i glykolyse kræver alle deres egen specialisering enzymer, som er proteiner, der i høj grad fremskynder reaktioner inde i celler. Cellen kan kontrollere hastigheden af ​​glykolyse og dermed hastigheden af ​​energitilgængelighed ved at gøre visse enzymer mere tilgængelige eller mindre tilgængelige.

Kun glukose kræves som en reaktant i starten af ​​glykolysen, men undervejs skal der leveres to ATP for at skubbe processen til dets midtpunkt. Efter at molekylet er delt, kræver processen en jævn forsyning af NAD⁺ at fortsætte.

Især er ilt ikke krævet til glykolyse, og i fravær kan glykolyse holdes i gang ved gæring. Denne proces omdanner pyruvat til lactat og leverer dermed meget tiltrængt NAD⁺ til glykolyse gennem omdannelse af NADH₂.

Når glucose kommer ind i en celle, phosphoryleres den (dvs. har et fosfat bundet af et enzym). Derefter arrangeres det til endnu et seks-kulstof sukker, fruktose. Dette molekyle phosphoryleres en anden gang ved et andet carbonatom, på hvilket tidspunkt den første fase af glykolyse er afsluttet.

Dette kaldes ofte "investeringsfase" af glykolyse, for selvom det samlede resultat er tilvejebringelse af energi, skal cellen først pådrage sig et beskedent tab. De to ATP, der er nødvendige for at give fosfater i denne fase, er således en investering, men en, der altid betaler sig.

I starten af ​​den såkaldte "returfase" det seks-carbon, dobbelt phosphorylerede fructosemolekyle er opdelt i to meget ens tre-carbon-molekyler, hver med sin egen phosphatgruppe; alt det ene omdannes hurtigt til det andet, glyceraldehyd-3-phosphat.

De nu identiske molekyler omarrangeres og phosphoryleres og omarrangeres igen et par gange til pyruvat (C₃H₄O₃). I de sidste reaktioner, som kræver NAD⁺, opgiver de to molekyler deres fosfater i navnet ATP, hvilket betyder, at denne fase producerer fire ATP. Glykolyse giver således to ATP samlet efter regnskab for de to ATP "brugt" i den første fase.

I sidste ende er glykolyseprodukterne pyruvat, NADH₂, to frigjorte hydrogenatomer og ATP. Da det oprindelige produkt kun er glucose og ATP vises senere, er den samlede ligning for glykolyse:

C₆H₁₂O₆ + 2 ATP + 2 NAD + 2 C₃H₄O₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

Pyruvat fortsætter derefter til mitokondrierne for aerob respiration hvis der er tilstrækkeligt ilt til stede (hvilket hos mennesker er det meste af tiden) men forbliver i cytoplasmaet til gæring til lactat, hvis iltniveauet er utilstrækkeligt.