Τι είναι απαραίτητο για την έναρξη της γλυκόλυσης;

Γλυκόλυση είναι η διαδικασία παραγωγής ενέργειας με τη μορφή ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη) από το μόριο σακχάρου έξι-άνθρακα γλυκόζη (C₆Η₁₂Ο₆). Αυτή η σειρά δέκα αντιδράσεων ταχείας πυρκαγιάς εμφανίζεται σε όλα τα κύτταρα στη φύση. Σε μονοκύτταρους οργανισμούς όπως τα βακτήρια, είναι σχεδόν πάντα η μόνη πηγή κυτταρικής ενέργειας.

Σε πολυκύτταρους οργανισμούς όπως ζώα, φυτά και μύκητες που έχουν τον κυτταρικό εξοπλισμό να χρησιμοποιεί οξυγόνο στις αντιδράσεις τους, η γλυκόλυση είναι μόνο το πρώτο βήμα της κυτταρικής αναπνοής. Ανά μόριο γλυκόζης, παράγει κυτταρική αναπνοή στο σύνολό της 36 έως 38 ATP, και μόνο η γλυκόλυση παράγει μόνο δύο ATP.

Αφού ένα μόριο γλυκόζης διαχέεται σε ένα κύτταρο μέσω της κυτταρικής μεμβράνης, έχει ένα ζεύγος φωσφορικών ομάδων συνδεδεμένο σε αυτό κατά την αναδιάταξη. Στη συνέχεια χωρίζεται σε δύο, και τα προκύπτοντα ίδια μόρια τριών-άνθρακα τελικά γίνονται πυροσταφυλικό. Το καθαρό κέρδος της γλυκόλυσης είναι δύο ATP.

Σε πιο κοκκώδες επίπεδο, η γλυκόλυση είναι η εκχύλιση ενέργειας που διατηρείται στους δεσμούς των μορίων γλυκόζης για η χρήση αυτής της ενέργειας από το κύτταρο, με το κόστος του μορίου γλυκόζης να χωρίζεται σε κάτι αλλού.

Οι δέκα διαφορετικές αντιδράσεις της γλυκόλυσης απαιτούν όλες τις δικές τους εξειδικευμένες ένζυμα, οι οποίες είναι πρωτεΐνες που επιταχύνουν πολύ τις αντιδράσεις μέσα στα κύτταρα. Το κύτταρο μπορεί να ελέγξει την ταχύτητα της γλυκόλυσης, και έτσι τον ρυθμό διαθεσιμότητας ενέργειας, καθιστώντας ορισμένα ένζυμα πιο διαθέσιμα ή λιγότερο διαθέσιμα.

Απαιτείται μόνο γλυκόζη ως αντιδραστήριο στην αρχή της γλυκόλυσης, αλλά στην πορεία, δύο ATP πρέπει να παρέχονται για να ωθήσουν τη διαδικασία στο μέσο της σημείο. Μετά τη διάσπαση του μορίου, η διαδικασία απαιτεί σταθερή παροχή NAD⁺ να προχωρήσει.

Συγκεκριμένα, το οξυγόνο είναι δεν απαιτείται για τη γλυκόλυση, και απουσία της, η γλυκόλυση μπορεί να συνεχίσει με ζύμωση. Αυτή η διαδικασία μετατρέπει το πυροσταφυλικό σε γαλακτικό και κατ 'αυτόν τον τρόπο παρέχει πολύ απαραίτητο NAD⁺ σε γλυκόλυση μέσω της μετατροπής του NADH₂.

Όταν η γλυκόζη εισέρχεται σε ένα κύτταρο, φωσφορυλιώνεται (δηλαδή, έχει ένα φωσφορικό προσκολλημένο από ένα ένζυμο). Στη συνέχεια αναδιατάσσεται σε μια άλλη ζάχαρη έξι-άνθρακα, φρουκτόζη. Αυτό το μόριο φωσφορυλιώνεται για δεύτερη φορά σε διαφορετικό άτομο άνθρακα, οπότε η πρώτη φάση της γλυκόλυσης έχει ολοκληρωθεί.

Αυτό ονομάζεται συχνά το "επενδυτική φάση" της γλυκόλυσης, επειδή παρόλο που το συνολικό αποτέλεσμα είναι η παροχή ενέργειας, το κύτταρο πρέπει πρώτα να υποστεί μια μέτρια απώλεια. Τα δύο ATP που χρειάζονται για να παράσχουν φωσφορικά άλατα σε αυτήν τη φάση είναι επομένως μια επένδυση, αλλά αυτό που πάντα αποδίδει.

Στην αρχή του λεγόμενου "φάση επιστροφής" το έξι-άνθρακα, διπλά φωσφορυλιωμένο μόριο φρουκτόζης χωρίζεται σε δύο πολύ παρόμοια μόρια τριών-άνθρακα, το καθένα με τη δική του φωσφορική ομάδα. το ένα μετατρέπεται γρήγορα στο άλλο, 3-φωσφορικό γλυκεραλδεΰδη.

Τα πλέον πανομοιότυπα μόρια αναδιατάσσονται και φωσφορυλιώνονται και αναδιατάσσονται ξανά μερικές φορές σε πυροσταφυλικό (C₃Η₄Ο₃). Στις τελικές αντιδράσεις, οι οποίες απαιτούν NAD⁺, τα δίδυμα μόρια εγκαταλείπουν τα φωσφορικά άλατά τους στο όνομα του ATP, πράγμα που σημαίνει ότι αυτή η φάση παράγει τέσσερα ATP. Έτσι, η γλυκόλυση αποδίδει δύο ATP συνολικά μετά την καταγραφή των δύο ATP που "ξοδεύτηκαν" στην πρώτη φάση.

Στο τέλος, τα προϊόντα της γλυκόλυσης είναι πυροσταφυλικό, NADH₂, δύο απελευθερωμένα άτομα υδρογόνου και ATP. Δεδομένου ότι το αρχικό προϊόν είναι μόνο γλυκόζη και το ATP εμφανίζεται αργότερα, η συνολική εξίσωση για τη γλυκόλυση είναι:

ντο₆Η₁₂Ο₆ + 2 ATP + 2 NAD + 2 C₃Η₄Ο₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 ώρες⁺

Το πυροσταφυλικό προχωρά στη συνέχεια στα μιτοχόνδρια για αερόβια αναπνοή εάν υπάρχει αρκετό οξυγόνο (το οποίο στις περισσότερες φορές είναι στον άνθρωπο) αλλά παραμένει στο κυτταρόπλασμα για ζύμωση ώστε να γαλακτωθεί εάν το επίπεδο οξυγόνου είναι ανεπαρκές.