מה דרוש כדי שגליקוליזה תתקיים?

גליקוליזה היא הנשימה המטבולית בת 10 השלבים של גלוקוז הסוכר. מטרת הגליקוליזה היא להניב אנרגיה כימית לשימוש בתא. מדענים רואים בגליקוליזה מסלול נשימה קדום מכיוון שהוא יכול להתרחש בהיעדר חמצן, איך זה יכול לאפשר הישרדות של חיידקים אנאירוביים פרימיטיביים שקדמו לחמצן של כדור הארץ אַטמוֹספֵרָה.

גליקוליזה דורשת מרכיבים ספציפיים כדי לעבוד. תשומות הגליקוליזה כוללות תא חי, אנזימים, גלוקוזה ומולקולות העברת האנרגיה ניקוטינאמיד אדנין דינוקלאוטיד (NAD +) ואדנוזין טריפוספט (ATP).
קרא עוד על מה זה גליקוליזה.

גליקוליזה משמשת ונמצאת כמעט בכל אורגניזם חי על כדור הארץ. הוא האמין כי זהו אחד המסלולים המטבוליים הראשונים שנוצרו על פני כדור הארץ מכיוון שהוא אינו דורש חמצן, שלא היה זמין בקלות באטמוספירה המוקדמת.

גליקוליזה הוא הצעד הראשון במסלולים המטבוליים של אורגניזם רבים אשר לוקח סוכר והופך אותו לאנרגיה תאית שמישה. באמצעות שילוב של כל התשומות של הגליקוליזה, תהליך זה הופך סוכר אחד עם 6 פחמן ל -2 מולקולות פירובט, 2 ATP ו- 2 NADH, כולם מהם משמשים אז במסלולים מטבוליים נוספים כמו מחזור קרב, תסיסה, זרחון חמצוני ו / או תא נשימה.
קרא עוד על התוצאה הסופית של הגליקוליזה.

הכניסה הבסיסית לגליקוליזה היא סוכר. בדרך כלל הסוכר בו משתמשים הוא גלוקוז, אך אנזימים יכולים להמיר סוכרים אחרים בעלי שש פחמן, כגון גלקטוז ו פרוקטוז, לחומרים ביניים שנכנסים למסלול הגליקוליזה במורד נקודת המוצא של גלוקוז.

צמחים ואוטוטרופים אחרים יוצרים גלוקוז במהלך פוטוסינתזה באמצעות אנרגיה סולארית ופחמן דו חמצני. הטרוטרופים חייבים לבלוע את הסוכר על ידי אכילת צמחים, אוטוטרופים ומקורות מזון אחרים. הסוכר זמין במגוון רחב של מאכלים באופן ישיר או כעמילן ותאית, המתפרקים לגלוקוז. גלוקוז מתמוסס במים ובעזרת אנזימים ניתן להעבירו בקלות לתא או החוצה ממנו, תלוי בריכוזיו היחסיים משני צדי קרום התא.

אנזימים הם חלבונים המשמשים כזרזים לתגובות ביוכימיות. אנזימים מורידים את האנרגיה הדרושה להנעת תגובה מבלי שתהיה מנוצלת על ידי התהליך. אנזימים של טרנספורטר גלוקוז מסייעים לתאים לייבא גלוקוז.

האנזים הראשון במסלול הגליקוליזה הוא hexokinase, הממיר גלוקוז לגלוקוז-6-פוספט (G6P). שלב ראשון זה מרוקן את ריכוז הגלוקוז של התא, ובכך מסייע לגלוקוז נוסף להתפזר לתא. מוצר G6P אינו מתפזר בקלות מחוץ לתא, ולכן הקסוקינאז למעשה נועל מולקולת גלוקוז לשימוש בתא. תשעה אנזימים אחרים משתתפים בגליקוליזה כאשר אחד משמש בכל שלב בתהליך.

ATP הוא קואנזים השומר, מעביר ומשחרר אנרגיה כימית בתוך התאים. מולקולת ATP מכילה שלוש קבוצות פוספט, שכל אחת מהן מוחזקת בקשר בעל אנרגיה גבוהה. ATP מניב אנרגיה כימית כאשר אנזימים מסירים קבוצה אחת או יותר מקבוצת פוספט. בתגובה הפוכה אנזימים משתמשים באנרגיה בעת הוספת פוספטים לקדם, וכתוצאה מכך ייצור ATP.

גליקוליזה דורשת שתי מולקולות ATP כדי להתחיל, אך מייצרת ארבע ATPs בשלב האחרון, מה שמביא תשואה נטו של שני ATPs.

NAD + הוא קואנזים מחמצן שמקבל אלקטרונים ופרוטונים ממולקולות אחרות, ויוצר את הצורה המופחתת NADH. בתגובה הפוכה, NADH משמש כחומר הפחתה התורם אלקטרונים ופרוטונים כאשר הוא מחומצן חזרה ל- NAD +. NAD + ו- NADH משמשים במגוון מסלולים ביוכימיים, כולל גליקוליזה, הדורשים חומר מחמצן או צמצום.

גליקוליזה דורשת שתי מולקולות של NAD + לכל מולקולת גלוקוז, ומייצרת שתי NADHs וכן שני יונים מימן ושתי מולקולות של מים. התוצר הסופי של הגליקוליזה הוא פירובט, שהתא יכול להמשיך בחילוף החומרים כדי לייצר כמות גדולה של אנרגיה נוספת.