Način na koji stanice živog bića izvlače energiju iz veza u organskim molekulama ovisi o vrsti organizma koji se proučava.
Prokarioti (domene Bakterije i Arheje) ograničene su na anaerobno disanje jer ne mogu koristiti kisik. Eukarioti (domena Eukaryota, koja uključuje životinje, biljke, proteze i gljive) u njih ugrađuje kisik metaboličkim procesima i kao rezultat mogu dobiti daleko više adenozin trifosfata (ATP) po molekuli goriva koja ulazi u sustav.
Sve stanice, međutim, koriste seriju reakcija od deset koraka zajednički poznatih kao glikoliza. U prokariota je to obično jedino sredstvo za dobivanje ATP-a, takozvane "energetske valute" svih stanica.
U eukariota je to prvi korak u staničnom disanju, koji također uključuje dva aerobna puta: Krebsov ciklus i lanac za transport elektrona.
Reakcija glikolize
Kombinirani krajnji produkt glikolize su dvije molekule piruvata po molekuli glukoze koja ulazi u proces, plus dvije molekule ATP i dvije NADH, takozvani visokoenergetski nosač elektrona.
Kompletna neto reakcija glikolize je:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
Oznaka "mreža" ovdje je kritična, jer u stvarnosti, potrebna su dva ATP-a u prvom dijelu glikolize kako bi se stvorili uvjeti potrebni za drugi dio, u kojem se generiraju četiri ATP-a kako bi se ukupna bilanca dovela do plus-dva u stupcu ATP-a.
Koraci glikolize
Svaki korak u glikolizi katalizira određeni enzim, kao što je to uobičajeno u svim staničnim metaboličkim reakcijama. Enzim ne samo da utječe na svaku reakciju, već je i svaki uključeni enzim specifičan za reakciju u pitanju. Dakle, postoji jedan-na-jedan odnos reaktanta i enzima.
Glikoliza se obično dijeli u dvije faze koje ukazuju na uključeni protok energije.
Faza ulaganja: Prve četiri reakcije glikolize uključuju fosforilaciju glukoze nakon što uđe u staničnu citoplazmu; preslagivanje ove molekule u drugi šećer od šest ugljika (fruktoza); fosforilacija ove molekule na drugom ugljiku dajući spoj s dvije fosfatne skupine; cijepanje ove molekule u par intermedijera s tri ugljika, svaki sa svojom vezanom fosfatnom skupinom.
Faza isplate: Jedan od dva fosfatna spoja s tri ugljika stvorena cijepanjem fruktoza-1,6-bisfosfata, dihidroksiaceton fosfata (DHAP), je pretvoren u drugi, gliceraldehid-3-fosfat (G3P), što znači da u ovoj fazi postoje dvije molekule G3P za svaku molekulu glukoze koja ulazi glikoliza.
Zatim se te molekule fosforiliraju, a u sljedećih nekoliko koraka fosfati se odlijepe i koriste za stvaranje ATP dok se molekule s tri ugljika preuređuju u piruvat. Usput se iz NAD generiraju dva NADH+, jedan na molekulu od tri ugljika.
Stoga je gornja neto reakcija zadovoljena i sada možete pouzdano odgovoriti na pitanje: "Na kraju glikolize, koje se molekule dobivaju?"
Nakon glikolize
U prisutnosti kisika u eukariotskim stanicama, piruvat se transportira do tzv mitohondriji, o kojima se radi aerobno disanje. Piruvat se odstranjuje iz ugljika koji iz procesa izlazi u obliku otpadnog proizvoda ugljičnog dioksida (CO2), a ostavljen kao aktetil koenzim A.
Krebsov ciklus: U mitohondrijskoj matrici, acetil CoA kombinira se sa spojem oksaloacetata s četiri ugljika dajući molekulu citrata sa šest ugljika. Ova molekula se spusti natrag do oksaloacetata, uz gubitak dva CO2 i dobitak jednog ATP-a, tri NADH i jednog FADH-a2 (drugi nosač elektrona) po okretu ciklusa.
To znači da trebate udvostručiti ove brojeve kako biste uzeli u obzir činjenicu da dva acetil CoA ulaze u Krebsov ciklus po molekuli glukoze koja ulazi u glikolizu.
Lanac prijenosa elektrona: U tim reakcijama, koje se događaju na mitohondrijskoj membrani, atomi vodika (elektroni) iz gore spomenutih nosača elektrona uklanjaju se sa svojih molekula nosača koji se koriste za pogon sinteze velikog broja ATP-a, oko 32 do 34 po "uzvodnoj" glukozi molekula.
