Glykolyse er det første trin, der bruges af alle levende celler til at udvinde energi fra et næringsstofmolekyle (i dette tilfælde glukose, et seks-kulstof sukker). I nogle celler, især de af prokaryoter, er det også det sidste trin, da disse celler ikke er udstyret til at udføre cellulær respiration (glykolyse plus de aerobe reaktioner, der følger i eukaryoter) i sin helhed.
Glykolyse finder sted i cytoplasmaet af celler og resulterer i en nettogevinst på to ATP (adenosintrifosfat, det nukleotid, der anvendes af celler til dets energibehov).
Der er i alt 10 glykolysetrin, men du behøver ikke huske alle 10 og deres tilknyttede enzymer for at få en klar forståelse af vejen som helhed. Mere vigtigt end at kende rækkefølgen ordret er at være opmærksom på reaktanterne, produkterne og de betingelser, hvorunder glykolyse udfolder sig.
Glykolyse vs. Cellulær respiration
Spørgsmål: Hvilke af de følgende er Produkter af cellulær respiration?
EN. Glukose; B. Pyruvat; C. Carbondioxid; D. Acetyl CoA
Svaret er
C, kun kuldioxid. Glucose er en reaktant af cellulær respiration (og af glykolyse, det første trin), mens de andre er mellemprodukter undervejs fra i alt 36 til 38 ATP fra glukose, så længe der er ilt til stede. Pyruvat er et produkt af glykolyse; Acetyl CoA er lavet af pyruvat i mitokondrier, hvor det derefter kommer ind i Krebs-cyklussen.Reaktanter ved glykolyse
Glukose med formlen C6H12O6, har en sekskantet sekskantet ring i midten, der inkluderer fem carbonatomer og et iltatom. Ved begyndelsen af glykolyse er det den eneste reaktant i blandingen. Undervejs er der imidlertid behov for phosphatgrupper til phosphoryleringstrinnene (dvs. tilsætning af phosphatgrupper til glucosederivater.
Derudover kræver reaktionerne et input af to molekyler af NAD+, som omdannes til sin hydrogenerede (reducerede) form under glykolyse.
De første trin i glykolyse: investeringsfase
Glucose phosphoryleres, når den kommer ind i en celle ved diffusion gennem plasmamembranen. Det omarrangeres derefter til et fruktosederivat og phosphoryleres derefter en anden gang for at give fruktose-1,6-biphosphat. Disse to phosphoryleringsreaktioner kræver input af to ATP, som hydrolyseres til ADP (adenosindiphosphat) for at lade dette ske.
Ved afslutningen af denne fase opdeles seks-kulstofmolekylet i et par med tre kulstofmolekyler. Således skal reaktanterne og produkterne i hvert trin, der er anført fra dette tidspunkt, fordobles for at opretholde en korrekt bogføring af glykolyse som helhed.
De sidste trin i glykolyse: returfase
Med den anden del af glykolyse i gang, to tre-kulstofmolekyler af glyceraldehyd-3-phosphat omdannes til pyruvat (C3H4O3) i en række trin. Disse involverer alle omlægninger, og en af dem involverer endnu en fosforylering trin.
Også i returfasen, to NAD-molekyler+ (nicotinamid-adenindinukleotid, en elektronbærer, der er nødvendig senere i reaktionerne ved aerob respiration) transformeres til to NADH og to H+ (en hydrogenion).
I sidste ende bruges de to fosfatgrupper på hver af de to tre-carbonmolekyler til at fremstille ATP, hvilket betyder at fire ATP genereres i denne fase. Ved at trække de to ATP, der er nødvendige i investeringsfasen, er det klart, at i alt to ATP er afledt af et molekyle glukose under glykolyse.
Produkter af glykolyse
Den komplette (netto) reaktion af glykolyse er anført forskelligt i forskellige kilder, men disse forskelle er et spørgsmål om forfatterens beslutning om at medtage visse mellemprodukter som en del af programmet nettoreaktion. En nøjagtig repræsentation er
C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD → 2 C3H4O6 + 2 ATP + 2 H + + 2 NADH
Her er Pi uorganisk phosphat, afledt af den førnævnte hydrolyse af ATP.
Hvor går glykolyseprodukter hen?
Pyruvat går derefter ind i mitokondrierhvor det omdannes til acetyl CoA. Dette molekyle kommer ind i Krebs-cyklussen for aerob respiration og i sidste ende efter reaktionerne fra elektrontransportkæde, 36 til 38 ATP genereres fra et molekyle glukose i processen med cellulær respiration, inklusive de to ATP fra glykolyse.