Mi szükséges a glikolízis megkezdéséhez?

Glikolízis az energia levezetésének folyamata ATP (adenozin-trifoszfát) a hat szénatomos cukormolekulából a glükóz (C₆H₁₂O₆). Ez a tíz gyors tűzreakció sorozat a természet összes sejtjében előfordul. Az egysejtű organizmusokban, például a baktériumokban szinte mindig ez az egyetlen sejtenergia-forrás.

Azoknál a többsejtű szervezeteknél, mint az állatok, növények és gombák, amelyek rendelkeznek a sejtberendezéssel oxigén felhasználására reakcióik során, a glikolízis csak a sejtlégzés első lépése. A glükózmolekulánként a sejtlégzés egésze termel 36-38 ATP, és a glikolízis önmagában csak két ATP-t eredményez.

Miután egy glükózmolekula diffundál a sejtbe a sejtmembránon keresztül, egy pár foszfátcsoport kapcsolódik hozzá az átrendeződés során. Ezután kettéválik, és az így létrejövő azonos, három szénatomos molekulák végül válnak piruvát. A glikolízis nettó nyeresége két ATP.

Granuláltabb szinten a glikolízis a glükózmolekulák kötéseiben tartott energia kinyerése ennek az energiának a sejt általi felhasználása, a glükózmolekula költségeinek valamire bontásával más.

A glikolízis tíz különböző reakciójának mindegyikéhez saját szakember szükséges enzimek, amelyek olyan fehérjék, amelyek nagyban felgyorsítják a sejteken belüli reakciókat. A sejt szabályozhatja a glikolízis sebességét, és ezáltal az energia rendelkezésre állásának sebességét azáltal, hogy bizonyos enzimeket elérhetőbbé vagy kevésbé elérhetővé tesz.

Csak a glükózra van szükség reaktánsként a glikolízis legelején, de végig két ATP-t kell biztosítani, hogy a folyamat a középpontjáig tolódjon. A molekula szétválása után a folyamat folyamatos tápellátást igényel NAD⁺ A folytatáshoz.

Nevezetesen az oxigén nem szükséges a glikolízishez, és ennek hiányában a glikolízist fermentáció útján lehet folytatni. Ez a folyamat átalakítja a piruvátot laktáttá, és ezzel a nagyon szükséges NAD-t eredményezi⁺ glikolízishez a NADH átalakulása révén₂.

Amikor a glükóz belép egy sejtbe, foszforilálódik (vagyis foszfáttal van összekötve egy enzimmel). Ezután átrendeződik egy másik hatszénes cukorrá, fruktóz. Ezt a molekulát másodszor foszforilálják egy másik szénatomon, ekkor fejeződik be a glikolízis első fázisa.

Ezt gyakran nevezik "befektetési szakasz" glikolízis, mert annak ellenére, hogy az általános eredmény energiaellátás, a sejtnek először szerény veszteséget kell elszenvednie. A foszfátok előállításához ebben a fázisban szükséges két ATP tehát befektetés, de mindig megtérül.

Kezdetben az ún "visszatérési szakasz" a hatszénes, kétszeresen foszforilezett fruktózmolekulát két nagyon hasonló háromszénes molekulára osztják fel, mindegyiknek megvan a maga foszfátcsoportja; az egyik gyorsan átalakul a másikká, glicerinaldehid-3-foszfáttá.

A most már azonos molekulákat átrendezik, foszforilálják, és néhányszor újra piruváttá (C₃H₄O₃). A végső reakciókban, amelyekhez NAD szükséges⁺, az ikermolekulák az ATP nevében feladják foszfátjaikat, vagyis ez a fázis négy ATP-t termel. Így a glikolízis összességében két ATP-t eredményez, miután figyelembe veszi az első fázisban "elköltött" két ATP-t.

Végül a glikolízis termékei a piruvát, a NADH₂, két felszabadított hidrogénatom és ATP. Mivel a kezdeti termék csak glükóz, és az ATP később jelenik meg, a glikolízis általános egyenlete:

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

Ezután a piruvát a mitokondriumok felé halad aerob légzés ha elegendő oxigén van jelen (ami az emberben legtöbbször van), de marad a citoplazmában, hogy laktáttá fermentálódjon, ha az oxigénszint nem elegendő.