מה נחוץ כדי שגליקוליזה תתחיל?

גליקוליזה הוא תהליך הפקת אנרגיה בצורה של ATP (אדנוזין טריפוספט) ממולקולת הסוכר עם שישה פחמן (C₆ה₁₂או₆). סדרה זו של עשר תגובות אש מהירות מתרחשת בכל התאים בטבע. באורגניזמים חד תאיים כמו חיידקים, זה כמעט תמיד המקור היחיד לאנרגיה תאית.

באורגניזמים רב-תאיים כגון בעלי חיים, צמחים ופטריות שיש להם את הציוד הסלולרי לשימוש בחמצן בתגובותיהם, הגליקוליזה היא רק השלב הראשון של נשימה תאית. לכל מולקולה של גלוקוז, הנשימה התאית בכללותה מייצרת 36 עד 38 ATP, וגליקוליזה לבדה מייצר רק שני ATP.

לאחר שמולקולת גלוקוז מתפזרת לתא דרך קרום התא, מחוברים אליה זוג קבוצות פוספט במהלך הסידור מחדש. לאחר מכן הוא מחולק לשניים, ומולקולות שלוש פחמן זהות וכתוצאה מכך הופכות בסופו של דבר פירובט. הרווח הנקי של גליקוליזה הוא שני ATP.

ברמה גרעינית יותר, גליקוליזה היא מיצוי האנרגיה המוחזקת בקשרים של מולקולות גלוקוזה עבור השימוש בתא באותה אנרגיה, כאשר העלות למולקולת הגלוקוז מתפרקת למשהו אַחֵר.

עשר התגובות השונות של הגליקוליזה כולן דורשות התמחות משלהן אנזימים, שהם חלבונים שמאיצים מאוד את התגובות בתוך התאים. התא יכול לשלוט על מהירות הגליקוליזה, ובכך על קצב זמינות האנרגיה, על ידי הפיכת אנזימים מסוימים לזמינים יותר או פחות.

רק גלוקוז נדרש כמגיב בתחילת הגליקוליזה, אך בדרך יש לספק שני ATP כדי לדחוף את התהליך עד אמצעו. לאחר פיצול המולקולה, התהליך דורש אספקה ​​קבועה של נאד⁺ להמשיך.

יש לציין כי חמצן הוא לֹא נדרש לגליקוליזה, ובהיעדרו ניתן להמשיך את הגליקוליזה על ידי תסיסה. תהליך זה ממיר פירובט ללקט, ובכך מספק NAD נחוץ ביותר⁺ לגליקוליזה באמצעות המרה של NADH₂.

כאשר גלוקוז נכנס לתא, הוא זרחן (כלומר, יש לו פוספט המחובר לאנזים). לאחר מכן הוא מסודר לסוכר נוסף בעל שש פחמן, פרוקטוז. מולקולה זו עוברת פוספורילציה בפעם השנייה באטום פחמן אחר, בשלב זה השלב הראשון של הגליקוליזה הושלם.

זה נקרא לעתים קרובות "שלב השקעה" של גליקוליזה, מכיוון שלמרות שהתוצאה הכוללת היא אספקת אנרגיה, על התא להיות ראשוני עם הפסד צנוע. שני ה- ATP הדרושים לספק פוספטים בשלב זה הם אפוא השקעה, אך כזו שתמיד משתלמת.

בתחילת מה שנקרא "שלב חזרה," מולקולת הפרוקטוז עם שישה פחמן, פוספורילציה כפולה, מפוצלת לשתי מולקולות שלוש פחמן דומות מאוד, שלכל אחת מהן קבוצת פוספט משלה; כל אחד הופך במהירות לשני, גליצראלדהיד -3 פוספט.

המולקולות זהות כעת מסודרות מחדש ומזורחות ומוסדרות מחדש כמה פעמים לפירובט (C₃ה₄או₃). בתגובות האחרונות, הדורשות NAD⁺, המולקולות התאומות מוותרות על הפוספטים שלהן בשם ATP, כלומר שלב זה מייצר ארבע ATP. לפיכך הגליקוליזה מניבה שני ATP בסך הכל לאחר שמספרים את שני ה- ATP ש"בזבזו "בשלב הראשון.

בסופו של דבר, תוצרי הגליקוליזה הם פירובט, NADH₂, שני אטומי מימן משוחררים ו- ATP. מכיוון שהתוצר הראשוני הוא גלוקוז בלבד ו- ATP מופיע מאוחר יותר, המשוואה הכוללת לגליקוליזה היא:

ג₆ה₁₂או₆ + 2 ATP + 2 NAD + 2 C₃ה₄או₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

פירובט ואז ממשיך למיטוכונדריה עבור נשימה אירובית אם קיים מספיק חמצן (אשר בבני אדם הוא רוב הזמן) אך נותר בציטופלסמה לצורך תסיסה ללקט אם רמת החמצן אינה מספקת.