რა არის გლიკოლიზის ხიდის ეტაპი?

ყველა ორგანიზმი იყენებს მოლეკულას, რომელსაც ე.წ. გლუკოზა და პროცესი ე.წ. გლიკოლიზი დააკმაყოფილონ მათი ენერგეტიკული საჭიროებები. ერთუჯრედიანი პროკარიოტული ორგანიზმებისათვის, მაგალითად ბაქტერიებისთვის, ეს ერთადერთი პროცესია ATP (ადენოზინტრიფოსფატი, უჯრედების „ენერგეტიკული ვალუტა“) წარმოქმნისთვის.

ეუკარიოტული ორგანიზმები (ცხოველები, მცენარეები და სოკოები) უფრო დახვეწილი ფიჭური დანადგარები აქვთ და ბევრად მეტის მიღება შეუძლიათ გლუკოზის მოლეკულასგან - სინამდვილეში თხუთმეტჯერ მეტი ATP. ეს იმიტომ ხდება, რომ ეს უჯრედები იყენებენ უჯრედულ სუნთქვას, რაც მთლიანობაში არის გლიკოლიზი, პლუს აერობული სუნთქვა.

რეაქცია ჟანგვითი დეკარბოქსილაცია უჯრედულ სუნთქვაში, რომელსაც ეწოდება ხიდის რეაქცია ემსახურება გადამამუშავებელ ცენტრს გლიკოლიზის მკაცრად ანაერობულ რეაქციებსა და აერობული სუნთქვის ორ საფეხურს შორის, რომლებიც ხდება მიტოქონდრიებში. ამრიგად, ეს ხიდის ეტაპი, რომელსაც უფრო ოფიციალურად უწოდებენ პიროვატის დაჟანგვას, აუცილებელია.

გლიკოლიზის დროს, უჯრედული ციტოპლაზმაში ათი რეაქციის სერია გარდაქმნის ექვს ნახშირბადის შაქრის მოლეკულას გლუკოზა პიროვატის ორ მოლეკულად, სამ ნახშირბადოვან ნაერთად, ხოლო სულ ორი ATP წარმოება მოლეკულები. გლიკოლიზის პირველ ნაწილში, რომელსაც ინვესტიციის ფაზას უწოდებენ, რეალურად საჭიროა ორი ATP რეაქციების გადასაადგილებლად გასწვრივ, ხოლო მეორე ნაწილში, დაბრუნების ფაზაში, ეს უფრო მეტია, ვიდრე კომპენსირდება ოთხი ATP– ის სინთეზით მოლეკულები.

ინვესტიციის ეტაპი: გლუკოზას ერთვის ფოსფატის ჯგუფი და შემდეგ ხდება მისი გადანაწილება ფრუქტოზას მოლეკულაში. თავის მხრივ, ამ მოლეკულას ემატება ფოსფატის ჯგუფი და შედეგია ორმაგად ფოსფორილირებული ფრუქტოზას მოლეკულა. შემდეგ ეს მოლეკულა გაყოფილია და ხდება ორი ერთნაირი სამ ნახშირბადის მოლეკულა, თითოეულს აქვს საკუთარი ფოსფატის ჯგუფი.

დაბრუნების ეტაპი: ნახშირბადის ორი ორი ნახშირბადისგან ორივეს აქვს იგივე ბედი: მას ერთვის კიდევ ერთი ფოსფატის ჯგუფი და თითოეული მათგან გამოიყენება ATP– ის ADP– ისგან (ადენოზინის დიფოსფატი), პიროვატად გადანაწილებისას მოლეკულა. ამ ფაზაში ასევე წარმოიქმნება NADH მოლეკულა NAD მოლეკულისგან⁺.

ამრიგად, ენერგიის წმინდა სარგებელი არის 2 ATP გლუკოზაზე.

ხიდის რეაქცია, რომელსაც ასევე უწოდებენ გარდამავალი რეაქცია, შედგება ორი ნაბიჯისგან. პირველი არის დეკარბოქსილაცია პიროვატისა და მეორე არის ის, რაც რჩება მოლეკულასთან, რომელსაც ეწოდება კოფერმენტი A.

პიროვატის მოლეკულის დასასრულია ნახშირბადი ორმაგად შეკრული ჟანგბადის ატომთან და ერთჯერადად შეკრული ჰიდროქსილის (-OH) ჯგუფთან. პრაქტიკაში, ჰიდროქსილის ჯგუფში H ატომი განცალკევებულია O ატომიდან, ამიტომ პიროვატის ამ ნაწილზე შეიძლება ვიფიქროთ, რომ აქვს ერთი C ატომი და ორი O ატომი. დეკარბოქსილირების დროს ეს გამოიყოფა CO– ს სახით₂ან ნახშირორჟანგი.

შემდეგ, პიროვატის მოლეკულის ნარჩენი, რომელსაც აცეტილ ჯგუფს უწოდებენ და აქვს ფორმულა CH₃C (= O), კონიზიმ A- ს შეუერთდება იმ ადგილზე, რომელიც ადრე იყო პირუვატის კარბოქსილის ჯგუფს. ამ პროცესში, NAD⁺ შემცირებულია NADH– მდე. გლუკოზის მოლეკულაზე ხიდის რეაქციაა:

2 CH₃C (= O) C (O) O- + 2 CoA + 2 NAD⁺ → 2 CH₃C (= O) CoA + 2 NADH

კრებსის ციკლი: კრებსის ციკლის ადგილმდებარეობა არის მიტოქონდრიულ მატრიქსში (მასალა გარსის შიგნით). აქ, აცეტილ CoA აერთიანებს ოთხ ნახშირბადოვან მოლეკულას, რომელსაც ეწოდება ოქსალოაცეტატი, ქმნის ექვს ნახშირბადის მოლეკულას, ციტრატს. ამ მოლეკულას თანდათანობით ადევნებენ ოქსალოაცეტატამდე, ციკლი იწყება თავიდან.

შედეგი არის 2 ATP 8 NADH და 2 FADH₂ (ელექტრონების მატარებლები) შემდეგი ეტაპისთვის.

ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვი: ეს რეაქციები ხდება შიდა მიტოქონდრიული მემბრანის გასწვრივ, რომელშიც ოთხი სპეციალიზებული კოფერმენტული ჯგუფია, სახელწოდებით I და IV კომპლექსი. ესენი იყენებენ ენერგიას ელექტრონებში NADH და FADH2 ATP სინთეზის გასატანად, ჟანგბადი არის ელექტრონის საბოლოო მიმღები.

შედეგია 32-დან 34 ATP, უჯრედული სუნთქვის საერთო ენერგიის მოსავლიანობა 36-დან 38 ATP- მდე გლუკოზის მოლეკულაზე.