Mikä on glykolyysin alkamisen välttämätöntä?

Glykolyysi on prosessi energian saamiseksi muodossa ATP (adenosiinitrifosfaatti) kuuden hiilen sokerimolekyylin glukoosista (C₆H₁₂O₆). Tämä kymmenen nopean paloreaktion sarja tapahtuu kaikissa luonnon soluissa. Yksisoluisissa organismeissa, kuten bakteereissa, se on melkein aina ainoa soluenergian lähde.

Monisoluisissa organismeissa, kuten eläimissä, kasveissa ja sienissä, joilla on soluvälineet hapen käyttämiseen reaktioissaan, glykolyysi on vasta ensimmäinen soluhengityksen vaihe. Glukoosimolekyyliä kohden soluhengitys kokonaisuudessaan tuottaa 36-38 ATP, ja glykolyysi yksin tuottaa vain kaksi ATP: tä.

Sen jälkeen kun glukoosimolekyyli diffundoituu soluun solukalvon läpi, siihen on kiinnitetty pari fosfaattiryhmää uudelleenjärjestelyn aikana. Sitten se jaetaan kahteen osaan, ja tuloksena olevista identtisistä kolmen hiilen molekyyleistä lopulta tulee pyruvaatti. Glykolyysin nettovoitto on kaksi ATP: tä.

Rakeisemmalla tasolla glykolyysi on uuttamalla energiaa glukoosimolekyylien sidoksiin tämän energian käyttö solussa, glukoosimolekyylin kustannusten hajotessa joksikin muu.

Kymmenen erilaista glykolyysireaktiota edellyttävät omaa erikoistumistaan entsyymit, jotka ovat proteiineja, jotka nopeuttavat huomattavasti reaktioita solujen sisällä. Solu voi hallita glykolyysinopeutta ja siten energian saatavuuden nopeutta tekemällä tiettyjä entsyymejä saataville tai vähemmän saataville.

Reagoivana aineena tarvitaan vain glukoosia glykolyysin alussa, mutta matkan varrella on oltava kaksi ATP: tä prosessin työntämiseksi keskipisteeseen. Sen jälkeen kun molekyyli on hajonnut, prosessi vaatii tasaista syöttöä NAD⁺ edetä.

Erityisesti happea on ei glykolyysille tarvitaan, ja jos sitä ei ole, glykolyysiä voidaan pitää käymällä fermentoimalla. Tämä prosessi muuntaa pyruvaatin laktaatiksi, ja täten tuottaa kaivattua NAD: ta⁺ glykolyysiin NADH: n konversiolla₂.

Kun glukoosi pääsee soluun, se fosforyloituu (ts. Fosfaatti on kiinnittynyt entsyymillä). Sitten se järjestetään uudeksi kuuden hiilen sokeriksi, fruktoosi. Tämä molekyyli fosforyloidaan toisen kerran eri hiiliatomissa, jolloin glykolyysin ensimmäinen vaihe on valmis.

Tätä kutsutaan usein "sijoitusvaihe" glykolyysistä, koska vaikka kokonaistulos on energian tuottaminen, solulle on ensin aiheutettava vaatimaton menetys. Kaksi fosfaattien tuottamiseen tarvittavaa ATP: tä tässä vaiheessa ovat siis investointi, mutta aina kannattavia.

Alussa ns "paluuvaihe" kuuden hiilen kaksinkertaisesti fosforyloitu fruktoosimolekyyli jaetaan kahteen hyvin samankaltaiseen kolmen hiilen molekyyliin, joista jokaisella on oma fosfaattiryhmänsä; kaikki yksi muuttuu nopeasti toiseksi, glyseraldehydi-3-fosfaatiksi.

Nyt identtiset molekyylit järjestyvät uudelleen ja fosforyloituvat ja järjestyvät uudelleen muutaman kerran pyruvaatiksi (C₃H₄O₃). Viimeisissä reaktioissa, jotka edellyttävät NAD: ta⁺, kaksoismolekyylit luopuvat fosfaateistaan ​​ATP: n nimissä, mikä tarkoittaa, että tämä vaihe tuottaa neljä ATP: tä. Täten glykolyysi tuottaa kaksi ATP: tä sen jälkeen, kun on otettu huomioon kaksi ensimmäisessä vaiheessa "käytettyä" ATP: tä.

Loppujen lopuksi glykolyysin tuotteet ovat pyruvaatti, NADH₂, kaksi vapautettua vetyatomia ja ATP. Koska alkutuote on vain glukoosia ja ATP ilmestyy myöhemmin, glykolyysin kokonaisyhtälö on:

C₆H₁₂O₆ + 2 ATP + 2 NAD + 2 C₃H₄O₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

Pyruvaatti etenee sitten mitokondrioihin aerobinen hengitys jos happea on riittävästi (mikä ihmisillä on suurimman osan ajasta), mutta se pysyy sytoplasmassa käymiseksi laktaatiksi, jos happitaso on riittämätön.