Az, hogy egy élőlény sejtjei hogyan nyerik ki az energiát a szerves molekulák kötéseiből, a vizsgált organizmus típusától függenek.
Prokarióták (a Bacteria és Archaea domének) anaerob légzésre korlátozódnak, mert nem tudnak oxigént felhasználni. Eukarióták (az Eukaryota tartomány, amely magában foglalja az állatokat, a növényeket, a protíziseket és a gombákat) beépíti az oxigént a sejtjeikbe anyagcsere-folyamatokat, és ennek eredményeként sokkal több adenozin-trifoszfátot (ATP) nyerhet a tüzelőanyag-molekulánként rendszer.
Minden sejt azonban felhasználja a tíz lépésből álló reakciósorozatot, amelyet együttesen nevezünk glikolízis. A prokariótákban általában ez az egyetlen módszer az ATP megszerzésére, az összes sejt úgynevezett "energia pénznemére".
Az eukariótákban ez a sejtlégzés első lépése, amely két aerob utat is magában foglal: a Krebs ciklus és a elektronszállító lánc.
Glikolízis reakció
A glikolízis kombinált végterméke a folyamatba belépő glükózmolekulánként két piruvátmolekula, plusz két ATP-molekula és két NADH-molekula, egy úgynevezett nagy energiájú elektronhordozó.
A glikolízis teljes nettó reakciója:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2H+
A "net" címke kritikus itt, mert a valóságban két ATP szükséges a glikolízis első részében a második részhez szükséges feltételek megteremtése, amelyben négy ATP keletkezik, hogy a teljes mérleg plusz kettőhöz jusson az ATP oszlopban.
Glikolízis lépései
A glikolízis minden egyes lépését egy adott enzim katalizálja, amint az az összes sejtes metabolikus reakcióban megszokott. Nem csak minden reakciót befolyásol egy enzim, hanem minden érintett enzim specifikus a kérdéses reakcióra. Ezért van egy-egy reagens-enzim kapcsolat a helyén.
A glikolízist általában két fázisra osztják, amelyek jelzik az érintett energiaáramlást.
Beruházási szakasz: A glikolízis első négy reakciója magában foglalja a glükóz foszforilezését, miután bejut a sejtek citoplazmájába; ennek a molekulának az átrendeződése egy másik hatszénes cukorrá (fruktóz); ennek a molekulának a foszforilezése egy másik szénatomon két foszfátcsoportot tartalmazó vegyület előállításához; ennek a molekulának a feloszlatása egy pár három szénatomos köztitermékre, amelyek mindegyikéhez a saját foszfátcsoportja kapcsolódik.
Kifizetési szakasz: A fruktóz-1,6-biszfoszfát, dihidroxi-aceton-foszfát (DHAP) hasításakor létrejött két foszfáttartalmú három szénatomos vegyület egyike gliceraldehid-3-foszfáttá (G3P) alakul át, ami azt jelenti, hogy ebben a szakaszban két G3P-molekula létezik minden belépő glükózmolekulára glikolízis.
Ezután ezeket a molekulákat foszforilezzük, és a következő néhány lépésben a foszfátokat lehúzzuk és felhasználjuk az ATP létrehozásához, mivel a három szénatomos molekulák átrendeződnek piruváttá. Útközben két NADH generálódik a NAD-ból+, három szénatomonként egy.
Így a fenti nettó reakció megelégszik, és most már magabiztosan válaszolhat a következő kérdésre: "Melyik molekula származik a glikolízis végén?"
Glikolízis után
Az eukarióta sejtekben oxigén jelenlétében a piruvátot az úgynevezett organellákhoz tolják mitokondrium, amelyek arról szólnak aerob légzés. A piruvát leválik egy szénről, amely szén-dioxid (CO2), és actetil-koenzimként A marad el.
Krebs-ciklus: A mitokondriális mátrixban az acetil-CoA kombinálódik a négy szénatomos oxalacetáttal, így a hatszénes molekula citrátot kapunk. Ezt a molekulát oxalacetáttá alakítják vissza két CO elvesztésével2 és egy ATP, három NADH és egy FADH nyeresége2 (egy másik elektronhordozó) a ciklus fordulójánként.
Ez azt jelenti, hogy meg kell dupláznia ezeket a számokat, hogy figyelembe vegye azt a tényt, hogy két acetil CoA adja meg az Krebs ciklus glikolízisbe jutó glükóz molekulánként.
Elektron transzportlánc: Ezekben a mitokondriális membránon fellépő reakciókban a fent említett elektronhordozók hidrogénatomjai (elektronjai) nagy mennyiségű ATP szintézisének elősegítésére használt hordozómolekulájukról, kb. 32-34 / "upstream" glükózról molekula.