Kā notiek glikolīze?

Glikolīze ir universāls bioķīmiskais process, kas pārveido barības vielu (sešu oglekļa cukuru glikoze) izmantojamā enerģijā (ATP vai adenozīna trifosfāts). Glikolīze notiek visu dzīvo šūnu citoplazmā, kas turpina plūst ar specifisku glikolītisko enzīmu plūsmu.

Kaut arī glikolīzes enerģijas iznākums ir molekulas molekula, daudz mazāka nekā tā, ko iegūst no aerobās elpošanas - divi ATP uz vienu glikozes molekulu, kas patērēta tikai glikolīzei vs. No 36 līdz 38 visām šūnu elpošanas reakcijām kopā - tā tomēr ir viena no dabas visuresošākajām un uzticami procesi tādā nozīmē, ka visas šūnas to izmanto, pat ja ne visas no tām enerģijas ziņā var paļauties tikai uz to vajadzībām.

Glikolīze ir anaerobs process, kas nozīmē, ka tam nav nepieciešams skābeklis. Esiet uzmanīgs, lai nejauktu "anaerobo" ar "sastopams tikai anaerobos organismos". Glikolīze notiek gan prokariotu, gan eikariotu šūnu citoplazmā.

Tas sākas, kad glikoze, kurai ir formula C₆H₁₂O₆ un molekulmasa ir 180,156 grami, caur plazmas membrānu izkliedējas šūnā pa tās koncentrācijas gradientu.

Kad tas notiek, sešais glikozes ogleklis, kas atrodas ārpus primārā molekulas sešstūra gredzena, nekavējoties fosforilējas (t.i., tam ir pievienota fosfāta grupa). Glikozes fosforilēšana padara molekulu glikozes-6-fosfātu (G6P) elektriski negatīvu un tādējādi notver to šūnā.

Pēc vēl deviņām reakcijām un enerģijas ieguldīšanas parādās glikolīzes produkti: divas piruvāta molekulas (C.₃H₈O₆) plus pāris ūdeņraža joni un divas NADH molekulas - "elektronu nesējs", kam ir izšķiroša nozīme aerobās elpošanas "pakārtotajās" reakcijās, kas notiek mitohondrijos.

Glikolīzes reakciju neto vienādojumu var uzrakstīt šādi:

C₆H₁₂O₆ + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD⁺→ 2 C₃H₄O₃ + 2 H⁺ + 2 NADH + 2 ATP

Šeit Pi apzīmē brīvo fosfātu un ADP apzīmē adenozīna difosfātu, nukleotīdu, kas kalpo kā tiešs priekštecis lielākai ķermeņa ATP daļai.

Pēc tam, kad G6P ir izveidojies glikolīzes pirmajā posmā fermenta vadībā heksokināze, molekula tiek pārkārtota bez atomu zuduma vai pieauguma līdz fruktozes-6-fosfātam, citam cukura atvasinājumam. Pēc tam molekula atkal fosforilēta, šoreiz pie oglekļa skaitļa-1. Rezultāts ir fruktoze-1,6-bifosfāts (FBP), divreiz fosforilēts cukurs.

Lai gan šim solim ir vajadzīgs pāris ATP kā fosforilēšanas avots, kas šeit notiek, tie nav parādīti vispārējais glikolīzes vienādojums, jo tos atceļ divi no četriem ATP, kas ražoti VIA II daļā glikolīze. Tādējādi divu ATP neto produkcija faktiski nozīmē divu ATP sākotnējo "pirkšanu", lai procesa beigās kopumā ražotu četrus ATP.

Sešu oglekļa, divkārt fosforilēts FBP ir sadalīts trīs oglekļa, atsevišķi fosforilētu molekulu pārī, no kuriem viens ātri pārkārtojas citā. Tādējādi glikolīzes otrā daļa sākas ar gliceraldehīda-3-fosfāta (GA3P) molekulu pāra ražošanu.

Svarīgi ir tas, ka viss, kas notiek no šī brīža uz priekšu, tiek dubultots attiecībā pret kopējo reakciju. Tādējādi, kad katra GA3P molekula tiek sistemātiski pārkārtota piruvātā, vienlaikus iegūstot divus ATP un NAD, kopējā summa palielinās par divreiz lielāku. Glikolīzes beigās divi piruvāti ir gatavi nosūtīt uz mitohondriju, kamēr atrodas skābeklis.

• Ja skābeklis ir ierobežots, tāpat kā intensīvas slodzes laikā, fermentācija notiek. Piruvāts tiek pārveidots par laktātu, kas rada pietiekami daudz NAD +, lai ļautu turpināt glikolīzi.