Τι χρειάζεται για να πραγματοποιηθεί η γλυκόλυση;

Η γλυκόλυση είναι η μεταβολική αναπνοή 10 βημάτων της γλυκόζης σακχάρου. Ο σκοπός της γλυκόλυσης είναι η παραγωγή χημικής ενέργειας για χρήση από ένα κύτταρο. Οι επιστήμονες θεωρούν τη γλυκόλυση μια αρχαία οδό αναπνοής επειδή μπορεί να συμβεί απουσία οξυγόνου, με αυτόν τον τρόπο θα μπορούσε να επιτρέψει την επιβίωση των πρωτόγονων αναερόβιων βακτηρίων που προηγήθηκαν του οξυγόνου της Γης ατμόσφαιρα.

Η γλυκόλυση απαιτεί συγκεκριμένα συστατικά για να λειτουργήσει. Οι εισροές της γλυκόλυσης περιλαμβάνουν ένα ζωντανό κύτταρο, ένζυμα, γλυκόζη και τα μόρια μεταφοράς ενέργειας νικοτιναμίδιο αδενίνης δινουκλεοτίδιο (NAD +) και τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ).
Διαβάστε περισσότερα για το τι είναι η Γλυκόλυση.

Η γλυκόλυση χρησιμοποιείται και υπάρχει σε σχεδόν κάθε ζωντανό οργανισμό στη Γη. Πιστεύεται ότι αυτή είναι μια από τις πρώτες μεταβολικές οδούς που προκύπτουν στη γη, καθώς δεν απαιτεί οξυγόνο, το οποίο δεν ήταν άμεσα διαθέσιμο στην πρώιμη ατμόσφαιρα.

Η γλυκόλυση είναι το πρώτο βήμα σε μεταβολικές οδούς πολλών οργανισμών που παίρνει το σάκχαρο και το μετατρέπει σε χρησιμοποιήσιμη κυτταρική ενέργεια. Χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό όλων των εισόδων γλυκόλυσης, αυτή η διαδικασία μετατρέπει ένα σάκχαρο 6-άνθρακα σε 2 πυροσταφυλικό, 2 ATP και 2 μόρια NADH, όλα από τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιούνται σε περαιτέρω μεταβολικές οδούς όπως ο κύκλος του Kreb, η ζύμωση, η οξειδωτική φωσφορυλίωση ή / και η κυτταρική αναπνοή.

Η βασική πηγή για τη γλυκόλυση είναι η ζάχαρη. Κανονικά το σάκχαρο που χρησιμοποιείται είναι γλυκόζη, αλλά τα ένζυμα μπορούν να μετατρέψουν άλλα σάκχαρα έξι-άνθρακα, όπως η γαλακτόζη και φρουκτόζη, σε ενδιάμεσες ουσίες που εισέρχονται στην οδό γλυκόλυσης κατάντη του σημείου εκκίνησης για γλυκόζη.

Τα φυτά και άλλα αυτότροπα δημιουργούν γλυκόζη κατά τη φωτοσύνθεση χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια και διοξείδιο του άνθρακα. Τα ετερότροπα πρέπει να καταναλώνουν τη ζάχαρη τους τρώγοντας φυτά, αυτότροφους και άλλες πηγές τροφίμων. Η ζάχαρη διατίθεται σε μεγάλη ποικιλία τροφίμων άμεσα ή ως άμυλο και κυτταρίνη, τα οποία διασπώνται σε γλυκόζη. Η γλυκόζη διαλύεται στο νερό και, με τη βοήθεια ενζύμων, μπορεί εύκολα να μεταφερθεί μέσα ή έξω από ένα κύτταρο, ανάλογα με τις σχετικές συγκεντρώσεις της και στις δύο πλευρές μιας κυτταρικής μεμβράνης.

Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που δρουν ως καταλύτες για βιοχημικές αντιδράσεις. Τα ένζυμα μειώνουν την ενέργεια που απαιτείται για να οδηγήσει μια αντίδραση χωρίς να εξαντληθεί από τη διαδικασία. Τα ένζυμα μεταφοράς γλυκόζης βοηθούν τα κύτταρα να εισάγουν γλυκόζη.

Το πρώτο ένζυμο εντός της οδού γλυκόλυσης είναι η εξακινάση, η οποία μετατρέπει τη γλυκόζη σε 6-φωσφορική γλυκόζη (G6P). Αυτό το πρώτο βήμα εξαντλεί τη συγκέντρωση γλυκόζης του κυττάρου, βοηθώντας έτσι την πρόσθετη γλυκόζη να διαχέεται στο κύτταρο. Το προϊόν G6P δεν διαχέεται εύκολα από το κύτταρο, επομένως η εξακινάση στην πραγματικότητα κλειδώνει ένα μόριο γλυκόζης για χρήση από το κύτταρο. Εννέα άλλα ένζυμα συμμετέχουν στη γλυκόλυση με ένα που χρησιμοποιείται σε κάθε στάδιο της διαδικασίας.

Το ATP είναι ένα συνένζυμο που αποθηκεύει, μεταφέρει και απελευθερώνει χημική ενέργεια μέσα στα κύτταρα. Ένα μόριο ΑΤΡ περιέχει τρεις φωσφορικές ομάδες, καθεμία από αυτές διατηρείται από έναν δεσμό υψηλής ενέργειας. Το ATP αποδίδει χημική ενέργεια όταν τα ένζυμα απομακρύνουν μία ή περισσότερες ομάδες φωσφορικών. Στην αντίστροφη αντίδραση, τα ένζυμα χρησιμοποιούν ενέργεια όταν προσθέτουν φωσφορικά άλατα στους πρόδρομους, με αποτέλεσμα την παραγωγή ΑΤΡ.

Η γλυκόλυση απαιτεί δύο μόρια ATP να ξεκινήσουν, αλλά παράγει τέσσερα ATPs από το τελευταίο βήμα, δίνοντας μια καθαρή απόδοση δύο ATP.

Το NAD + είναι ένα οξειδωτικό συνένζυμο που δέχεται ηλεκτρόνια και πρωτόνια από άλλα μόρια, δημιουργώντας τη μειωμένη μορφή NADH. Στην αντίστροφη αντίδραση, το NADH δρα ως αναγωγικός παράγοντας που δωρίζει ηλεκτρόνια και πρωτόνια όταν οξειδώνεται πίσω στο NAD +. Τα NAD + και NADH χρησιμοποιούνται σε μια ποικιλία βιοχημικών οδών, συμπεριλαμβανομένης της γλυκόλυσης, που απαιτούν έναν οξειδωτικό ή αναγωγικό παράγοντα.

Η γλυκόλυση απαιτεί δύο μόρια NAD + ανά μόριο γλυκόζης, παράγοντας δύο NADHs καθώς και δύο ιόντα υδρογόνου και δύο μόρια νερού. Το τελικό προϊόν της γλυκόλυσης είναι το πυροσταφυλικό, το οποίο το κύτταρο μπορεί περαιτέρω να μεταβολιστεί για να δώσει μια μεγάλη ποσότητα πρόσθετης ενέργειας.