גליקוליזה הוא הצעד הראשון בו משתמשים כל התאים החיים להפקת אנרגיה ממולקולת הזנה (במקרה זה, גלוקוז, סוכר בעל שש פחמן). בחלק מהתאים, בעיקר אלה של פרוקריוטים, זהו גם הצעד האחרון, מכיוון שתאים אלה אינם מצוידים לבצע נשימה תאית (גליקוליזה בתוספת התגובות האירוביות הבאות באיקריוטים) בשלמותה.
גליקוליזה מתרחש בציטופלסמה של תאים ומביא לרווח נקי של שני ATP (טריפושאט אדנוזין, הנוקלאוטיד המשמש את התאים לצרכי האנרגיה שלו).
ישנם בסך הכל 10 שלבי גליקוליזה, אך אינך צריך לשנן את כל 10 האנזימים הקשורים אליהם כדי להבין היטב את המסלול בכללותו. חשוב יותר מאשר לדעת את סדרת התגובות מילולית הוא להיות מודע למגיבים, למוצרים ולתנאים שבהם הגליקוליזה מתרחשת.
גליקוליזה לעומת נשימה סלולרית
שְׁאֵלָה: אילו מהבאים הם מוצרים שֶׁל נשימה תאית?
א. גלוקוז; ב. פירובט; ג. פחמן דו חמצני; ד. אצטיל CoA
התשובה היא ג, פחמן דו חמצני בלבד. גלוקוז הוא מגיב של נשימה תאית (ושל הגליקוליזה, הצעד הראשון), בעוד שהאחרים הם ביניים בדרך להפיק סך של 36 עד 38 ATP מגלוקוז כל עוד קיים חמצן. פירובט הוא תוצר של גליקוליזה; Acetyl CoA מיוצר מ פירובט במיטוכונדריה, שם הוא נכנס למעגל קרבס.
מגיבים לגליקוליזה
גלוקוז, עם הנוסחה ג6ה12או6, במרכזו טבעת משושה ששת אטומים הכוללת חמישה פחמנים ואטום חמצן. בתחילת הגליקוליזה, הוא המגיב היחיד בתערובת. לאורך הדרך, לעומת זאת, יש צורך בקבוצות פוספט לצעדים הזרחניים (כלומר, תוספת של קבוצות פוספט לנגזרות גלוקוז.
בנוסף, התגובות דורשות קלט של שתי מולקולות של נאד+, המומר לצורתו הממוזגת (המופחתת) במהלך הגליקוליזה.
השלבים הראשוניים של הגליקוליזה: שלב ההשקעה
גלוקוז זרחן כאשר הוא נכנס לתא באמצעות דיפוזיה דרך קרום הפלזמה. לאחר מכן הוא סודר מחדש לנגזרת של פרוקטוז ואז זרחן אותו בפעם השנייה כדי להניב פרוקטוז -1,6-ביפוספט. שתי תגובות זרחון אלה דורשות קלט של שתי ATP, אשר הידרוליזה ל- ADP (אדנוזין דיפוספט) כדי לאפשר לזה להתרחש.
בסוף שלב זה, מולקולת שש הפחמן מפוצלת לצמד מולקולות בעלות שלוש פחמן. לפיכך יש להכפיל את המגיבים והמוצרים בכל שלב המופיע ברגע זה ואילך בכדי לשמור על חשבונאות נכונה של הגליקוליזה בכללותה.
השלבים האחרונים של הגליקוליזה: שלב החזרה
עם החלק השני של הגליקוליזה בעיצומה, שתי מולקולות שלוש פחמן של גליצראלדהיד -3 פוספט הופכים ל פירובט (ג3ה4או3) בסדרת צעדים. כל אלה כוללים ארגון מחדש, ואחד מהם כולל עוד אחד זרחון שלב.
גם בשלב ההחזרה שתי מולקולות של NAD+ (ניקוטינמיד אדנין דינוקליאוטיד, נשא אלקטרונים הדרוש מאוחר יותר בתגובות הנשימה האירובית) הופכים לשני NADH ושני H+ (יון מימן).
בסופו של דבר, שתי קבוצות הפוספט בכל אחת משתי מולקולות שלוש הפחמן משמשות לייצור ATP, כלומר נוצרות בשלב זה ארבע ATP. הפחתת שני ה- ATP הדרושים בשלב ההשקעה, ברור כי סך של שני ATP נגזרים ממולקולה אחת של גלוקוז במהלך הגליקוליזה.
מוצרים של גליקוליזה
התגובה השלמה (נטו) של הגליקוליזה רשומה באופן שונה במקורות שונים, אך אלה ההבדלים הם עניין של החלטת הכותב אם לכלול ביניים מסוימים כחלק מה- תגובה נטו. ייצוג מדויק אחד הוא
ג6ה12או6 + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD → 2 C3ה4או6 + 2 ATP + 2 H + + 2 NADH
כאן, Pi הוא פוספט אנאורגני, שמקורו בהידרוליזה הנ"ל של ATP.
לאן הולכים מוצרי גליקוליזה?
פירובט נכנס ואז ל מיטוכונדריה, שם הוא מומר לאצטיל CoA. מולקולה זו נכנסת למעגל הנשימה האירובית של קרבס, ובסופו של דבר, לאחר התגובות של שרשרת העברת אלקטרונים, 36 עד 38 ATP נוצרים ממולקולה של גלוקוז בתהליך הנשימה התאית, כולל שני ה- ATP מהגליקוליזה.