Līdzekļi, ar kuriem dzīvās būtnes šūnas iegūst enerģiju no organisko molekulu saitēm, ir atkarīgi no pētāmā organisma veida.
Prokarioti (Baktēriju un Arhejas domēni) aprobežojas ar anaerobo elpošanu, jo tie nevar izmantot skābekli. Eikarioti (domēns Eukaryota, kurā ietilpst dzīvnieki, augi, protīzes un sēnītes) savos skābekļos iekļauj vielmaiņas procesus un rezultātā var iegūt daudz vairāk adenozīna trifosfāta (ATP) uz vienu degvielas molekulu, kas nonāk sistēmā.
Tomēr visas šūnas izmanto desmit soļu reakciju virkni, ko kopā sauc par glikolīze. Prokariotos tas parasti ir vienīgais veids, kā iegūt ATP, tā dēvēto visu šūnu "enerģijas valūtu".
Eikariotos tas ir pirmais solis šūnu elpošanā, kas ietver arī divus aerobos ceļus: Krebsa cikls un elektronu transporta ķēde.
Glikolīzes reakcija
Kombinētais glikolīzes galaprodukts ir divas piruvāta molekulas uz vienu glikozes molekulu, kas nonāk procesā, kā arī divas ATP un divas NADH molekulas, tā sauktais augstas enerģijas elektronu nesējs.
Pilnīga glikolīzes neto reakcija ir:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
Etiķete "net" šeit ir kritiska, jo patiesībā nepieciešami divi ATP glikolīzes pirmajā daļā, lai izveidotu apstākļus, kas nepieciešami otrajai daļai, kurā tiek ģenerēti četri ATP, lai ATP kolonnā kopējo bilanci novestu līdz plus diviem.
Glikolīzes soļi
Katru glikolīzes posmu katalizē noteikts enzīms, kā tas ir ierasts visām šūnu vielmaiņas reakcijām. Katru reakciju ietekmē ne tikai ferments, bet katrs iesaistītais ferments ir specifisks attiecīgajai reakcijai. Tādējādi pastāv savstarpēja reaģenta un fermenta saistība.
Glikolīzi parasti iedala divās fāzēs, kas norāda iesaistīto enerģijas plūsmu.
Investīciju posms: Pirmās četras glikolīzes reakcijas ietver glikozes fosforilēšanu pēc tam, kad tā nonāk šūnu citoplazmā; šīs molekulas pārkārtošana citā sešu oglekļa cukura (fruktozes) sastāvā; šīs molekulas fosforilēšana pie cita oglekļa, iegūstot savienojumu ar divām fosfātu grupām; šīs molekulas sadalīšana trīs oglekļa starpproduktu pārī, no kuriem katram ir pievienota sava fosfāta grupa.
Izmaksas posms: Viens no diviem fosfātus saturošajiem trīs oglekļa savienojumiem, kas izveidots, sadalot fruktozi-1,6-bifosfātu, dihidroksiacetona fosfātu (DHAP), ir pārvērsts par otru, gliceraldehīda-3-fosfātu (G3P), kas nozīmē, ka šajā posmā katrai glikozes molekulai, kas ienāk, ir divas G3P molekulas. glikolīze.
Pēc tam šīs molekulas tiek fosforilētas, un nākamajos vairākos posmos fosfāti tiek nomizoti un izmantoti ATP veidošanai, jo trīs oglekļa molekulas tiek pārkārtotas piruvātā. Pa ceļam no NAD tiek ģenerēti divi NADH+, pa vienai uz trīs oglekļa molekulas.
Tādējādi iepriekšminētā neto reakcija ir apmierināta, un tagad jūs varat droši atbildēt uz jautājumu: "Kuras molekulas tiek iegūtas glikolīzes beigās?"
Pēc glikolīzes
Skābekļa klātbūtnē eikariotu šūnās piruvāts tiek pārvietots uz sauktajiem organoīdiem mitohondrijos, kas ir visu par aerobā elpošana. Piruvāts tiek atdalīts no oglekļa, kas iziet no procesa kā atkritumu produkts oglekļa dioksīds (CO2), un atstāts aiz sevis kā actetila koenzīms A.
Krebsa cikls: Mitohondriju matricā acetil CoA apvienojas ar četru oglekļa savienojumu oksaloacetātu, iegūstot sešu oglekļa molekulas citrātu. Šī molekula tiek sadalīta atpakaļ oksaloacetātā, zaudējot divus CO2 un vienas ATP, trīs NADH un vienas FADH pieaugums2 (vēl viens elektronu nesējs) vienā cikla pagriezienā.
Tas nozīmē, ka šie skaitļi ir jā dubulto, lai ņemtu vērā faktu, ka divi acetil CoA ievadīti Krebsa cikls uz vienu glikozes molekulu, kas nonāk glikolīzē.
Elektronu transporta ķēde: Šajās reakcijās, kas notiek uz mitohondriju membrānas, ūdeņraža atomi (elektroni) no iepriekšminētajiem elektronu nesējiem tiek atdalītas no to nesējmolekulām, ko izmanto, lai vadītu daudz ATP sintēzi, aptuveni 32 līdz 34 uz vienu "augšpus glikozi" molekula.