Kas nepieciešams, lai sāktu glikolīzi?

Glikolīze ir enerģijas iegūšanas process ATP (adenozīna trifosfāts) no sešu oglekļa cukura molekulas glikozes (C₆H₁₂O₆). Šī desmit ātrās uguns reakciju sērija notiek visās dabas šūnās. Vienšūnu organismos, piemēram, baktērijās, tas gandrīz vienmēr ir vienīgais šūnu enerģijas avots.

Daudzšūnu organismos, piemēram, dzīvniekos, augos un sēnēs, kam ir šūnu aprīkojums skābekļa izmantošanai reakcijās, glikolīze ir tikai pirmais šūnu elpošanas posms. Uz vienu glikozes molekulu rada šūnu elpošana kopumā 36 līdz 38 ATP, un tikai glikolīze rada tikai divus ATP.

Pēc tam, kad glikozes molekula difundē šūnā caur šūnas membrānu, pārkārtošanas laikā tai ir pievienots fosfātu grupu pāris. Pēc tam tas tiek sadalīts divās daļās, un rezultātā iegūtās identiskās trīs oglekļa molekulas galu galā kļūst piruvāts. Glikolīzes tīrais ieguvums ir divi ATP.

Granulētākā līmenī glikolīze ir enerģijas ieguve, kas glabājas glikozes molekulu saitēs šīs enerģijas izmantošana šūnā, glikozes molekulas izmaksas sadalot uz kaut ko cits.

Desmit dažādām glikolīzes reakcijām ir vajadzīgas savas specializētās fermenti, kas ir olbaltumvielas, kas ievērojami paātrina reakcijas šūnu iekšienē. Šūna var kontrolēt glikolīzes ātrumu un līdz ar to enerģijas pieejamības ātrumu, padarot noteiktus fermentus pieejamākus vai mazāk pieejamus.

Pašā glikolīzes sākumā kā reaģents ir nepieciešama tikai glikoze, bet pa ceļam jānodrošina divi ATP, lai virzītu procesu līdz tā viduspunktam. Pēc tam, kad molekula ir sadalīta, procesam nepieciešama vienmērīga NAD⁺ lai turpinātu.

Īpaši skābeklis ir nē nepieciešams glikolīzei, un, ja tās nav, glikolīzi var turpināt fermentējot. Šis process pārveido piruvātu par laktātu, un tādējādi tiek piegādāts tik ļoti nepieciešamais NAD⁺ līdz glikolīzei, pārveidojot NADH₂.

Kad glikoze nonāk šūnā, tā tiek fosforilēta (t.i., tai ir fermenta piesaistīts fosfāts). Pēc tam tas tiek pārkārtots citā sešu oglekļa cukuru, fruktoze. Šī molekula otro reizi fosforilējas citā oglekļa atomā, un tad glikolīzes pirmā fāze ir pabeigta.

To bieži sauc par "investīciju fāze" glikolīzes, jo, lai arī kopējais rezultāts ir enerģijas nodrošināšana, vispirms šūnai ir jāpiedzīvo nelieli zaudējumi. Divi ATP, kas nepieciešami fosfātu iegūšanai šajā fāzē, tādējādi ir ieguldījums, bet tas vienmēr atmaksājas.

Sākumā t.s. "atgriešanās fāze" sešu oglekļa, divreiz fosforilētas fruktozes molekula tiek sadalīta divās ļoti līdzīgās trīs oglekļa molekulās, katrai no tām ir sava fosfātu grupa; viens no tiem ātri tiek pārveidots par otru - gliceraldehīda-3-fosfātu.

Tagad identiskās molekulas tiek pārkārtotas, fosforilētas un dažas reizes pārkārtotas piruvātā (C₃H₄O₃). Pēdējās reakcijās, kurām nepieciešama NAD⁺, dvīņu molekulas atsakās no fosfātiem ATP vārdā, kas nozīmē, ka šī fāze rada četrus ATP. Tādējādi glikolīzes rezultātā tiek iegūti divi ATP pēc divu pirmajā posmā iztērēto ATP uzskaites.

Galu galā glikolīzes produkti ir piruvāts, NADH₂, divi atbrīvoti ūdeņraža atomi un ATP. Tā kā sākotnējais produkts ir tikai glikoze un ATP parādās vēlāk, kopējais glikolīzes vienādojums ir:

C₆H₁₂O₆ + 2 ATP + 2 NAD + 2 C₃H₄O₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

Tad piruvāts pāriet uz mitohondrijiem uz aerobā elpošana ja skābekļa ir pietiekami daudz (kas cilvēkiem ir lielākoties), bet tas paliek citoplazmā fermentācijai līdz laktātam, ja skābekļa līmenis ir nepietiekams.