Hvordan opstår glykolyse?

Glykolyse er den universelle biokemiske proces, der omdanner et næringsstof (det seks-kulstof sukker glukose) til brugbar energi (ATP eller adenosintriphosphat). Glykolyse finder sted i cytoplasmaet i alle levende celler, der holdes flydende sammen med en strøm af specifikke glykolytiske enzymer.

Mens energiudbyttet af glykolyse er, molekyle for molekyle, langt mindre end det, der opnås ved aerob respiration - to ATP pr. Glukosemolekyle, der forbruges til glycolyse alene vs. 36 til 38 for alle reaktionerne fra cellulær respiration kombineret - det er ikke desto mindre en af ​​naturens mest allestedsnærværende og pålidelige processer i den forstand, at alle celler bruger det, selvom ikke alle kun kan stole på det for deres energi behov.

Glykolyse er en anaerob proces, hvilket betyder, at den ikke kræver ilt. Pas på ikke at forveksle "anaerob" med "forekommer kun i anaerobe organismer." Glykolyse forekommer i cytoplasmaet i både prokaryote og eukaryote celler.

Det starter, når glucose, som har formlen C₆H₁₂O₆ og en molekylvægt på 180,156 gram diffunderer ind i en celle gennem plasmamembranen ned gennem dens koncentrationsgradient.

Når dette sker, bliver nummer seks glukosecarbon, der sidder uden for den primære sekskantede ring af molekylet, straks phosphoryleret (dvs. har en fosfatgruppe knyttet til sig). Fosforyleringen af ​​glukose gør molekylet glukose-6-fosfat (G6P) elektrisk negativ og fælder det således inde i cellen.

Efter yderligere ni reaktioner og en investering i energi vises produkterne af glykolyse: to molekyler af pyruvat (C₃H₈O₆) plus et par hydrogenioner og to NADH-molekyler, en "elektronbærer", der er afgørende i "nedstrøms" reaktioner af aerob respiration, som forekommer i mitokondrier.

Netligningen for reaktionerne ved glykolyse kan skrives som denne:

C₆H₁₂O₆ + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD⁺→ 2 C₃H₄O₃ + 2 H⁺ + 2 NADH + 2 ATP

Her repræsenterer Pi frit fosfat og ADP står for adenosindiphosphat, det nukleotid, der fungerer som den direkte forløber for det meste af ATP i kroppen.

Efter at G6P er dannet i det første trin af glykolyse under ledelse af enzymet hexokinase, omlægges molekylet uden tab eller forstærkning af atomer til fruktose-6-phosphat, et andet sukkerderivat. Derefter phosphoryleres molekylet igen, denne gang på nummer-1 carbon. Resultatet er fruktose-1,6-biphosphat (FBP), et dobbelt phosphoryleret sukker.

Mens dette trin kræver et par ATP som en kilde til de phosphoryleringer, der forekommer her, er disse ikke vist i samlet glykolyse ligning, fordi de annulleres af to af de fire ATP produceret i anden del af glykolyse. Således betyder nettoproduktionen af ​​to ATP virkelig en indledende "buy-in" af to ATP for at producere fire ATP i det hele taget i slutningen af ​​processen.

Det seks-carbon, dobbelt phosphorylerede FBP er opdelt i et par med tre carbon, enkelt phosphorylerede molekyler, hvoraf den ene hurtigt omarrangerer sig i den anden. Således starter den anden del af glykolyse med produktionen af ​​et par glyceraldehyd-3-phosphat (GA3P) molekyler.

Det er vigtigt, at alt, hvad der sker fra dette tidspunkt, fordobles med hensyn til den samlede reaktion. Da hvert molekyle af GA3P således systematisk omarrangeres til pyruvat, mens det resulterer i produktionen af ​​to ATP og en NAD, stiger den samlede tal med det dobbelte. I slutningen af ​​glykolyse står to pyruvat klar til at blive sendt mod mitokondrier, så længe der er ilt til stede.

• Hvis ilt er begrænset, som under intens træning, gæring opstår. Pyruvat omdannes til lactat, som genererer nok NAD + til at tillade glykolyse at fortsætte.