Mida on vaja glükolüüsi toimumiseks?

Glükolüüs on suhkru glükoosi 10-etapiline metaboolne hingamine. Glükolüüsi eesmärk on anda rakule kasutamiseks keemilist energiat. Teadlased peavad glükolüüsi iidseks hingamisteeks, kuna see võib toimuda hapniku puudumisel, mismoodi võiks see võimaldada Maa hapnikust eelsete ürgsete anaeroobsete bakterite ellujäämist atmosfääri.

Glükolüüs nõuab toimimiseks konkreetseid koostisosi. Glükolüüsi sisendid hõlmavad elusrakku, ensüüme, glükoosi ja energiaülekandemolekule nikotiinamiidadeniindinukleotiidi (NAD +) ja adenosiinitrifosfaati (ATP).
Lisateave glükolüüsi kohta.

Glükolüüsi kasutatakse ja esineb peaaegu igas elusorganismis Maa peal. Arvatakse, et see on üks esimesi metaboolseid radu, mis maa peal tekkivad, kuna see ei vaja hapnikku, mis polnud varajases atmosfääris hõlpsasti kättesaadav.

Glükolüüs on paljude organismide ainevahetusradade esimene samm, mis võtab suhkru ja muudab selle raku energiaks. Kõigi glükolüüsi sisendite kombinatsiooni abil muudab see protsess ühe 6-süsinikuhkru 2 püruvaadi, 2 ATP ja 2 NADH molekuliks, kõik mida kasutatakse seejärel muudel ainevahetusradadel nagu Krebi tsükkel, fermentatsioon, oksüdatiivne fosforüülimine ja / või rakuline hingamine.

Glükolüüsi põhisisend on suhkur. Tavaliselt on kasutatav suhkur glükoos, kuid ensüümid suudavad muundada teisi kuuesüsinikke suhkruid, näiteks galaktoosi ja fruktoos vaheaineteks, mis sisenevad glükolüüsi rajale allavoolu glükoos.

Taimed ja muud autotroofid loovad fotosünteesi käigus glükoosi, kasutades päikeseenergiat ja süsinikdioksiidi. Heterotroofid peavad suhkrut sööma taimede, autotroofide ja muude toiduallikate kaudu. Suhkrut on saadaval paljudes erinevates toitudes otse või tärklise ja tselluloosina, mis lagunevad glükoosiks. Glükoos lahustub vees ja ensüümide abil saab seda hõlpsasti rakku transportida või rakust välja viia, sõltuvalt selle suhtelisest kontsentratsioonist rakumembraani mõlemal küljel.

Ensüümid on valgud, mis toimivad biokeemiliste reaktsioonide katalüsaatoritena. Ensüümid vähendavad reaktsiooni käivitamiseks vajalikku energiat, ilma et see protsess ära kuluks. Glükoositransporterite ensüümid aitavad rakkudel glükoosi importida.

Esimene ensüüm glükolüüsi rajal on heksokinaas, mis muudab glükoosi glükoos-6-fosfaadiks (G6P). See esimene samm ammendab raku glükoosikontsentratsiooni, aidates seeläbi rakul difundeeruda täiendaval glükoosil. G6P toode ei haju rakust kergesti välja, seega lukustab heksokinaas rakus kasutamiseks glükoosimolekuli. Glükolüüsis osaleb veel üheksa ensüümi, millest ühte kasutatakse protsessi igas etapis.

ATP on koensüüm, mis salvestab, transpordib ja vabastab keemilist energiat rakkudes. ATP molekul sisaldab kolme fosfaatrühma, millest igaüks on seotud suure energiaga sidemega. ATP annab keemilist energiat, kui ensüümid eemaldavad ühe või mitu fosfaatrühma. Pöördreaktsioonis kasutavad ensüümid energiat fosfaatide lisamisel eelkäijatele, mille tulemuseks on ATP tootmine.

Glükolüüs nõuab alustamiseks kahte ATP molekuli, kuid viimaseks etapiks toodab neli ATP-d, andes kahe ATP puhassaagise.

NAD + on oksüdeeriv koensüüm, mis võtab vastu teiste molekulide elektrone ja prootoneid, luues redutseeritud vormi NADH. Pöördreaktsioonis toimib NADH redutseerijana, mis annetab elektrone ja prootoneid, kui see on oksüdeerunud tagasi NAD + -ks. NAD + ja NADH kasutatakse mitmesugustel biokeemilistel radadel, sealhulgas glükolüüsil, mis vajavad oksüdeerivat või redutseerivat ainet.

Glükolüüsi jaoks on vaja kahte NAD + molekuli glükoosi molekuli kohta, saades nii kaks NADH-d kui ka kaks vesinikiooni ja kaks molekuli vett. Glükolüüsi lõppprodukt on püruvaat, mida rakk saab edasi metaboliseerida, saades suure hulga lisaenergiat.