Hoe vindt glycolyse plaats?

glycolyse is het universele biochemische proces dat een voedingsstof omzet (de suiker met zes koolstofatomen) glucose) omzetten in bruikbare energie (ATP of adenosinetrifosfaat). Glycolyse vindt plaats in het cytoplasma van alle levende cellen, voortgedreven door een vlaag van specifieke glycolytische enzymen.

Hoewel de energieopbrengst van glycolyse, molecuul voor molecuul, veel minder is dan die verkregen door aerobe ademhaling - twee ATP per glucosemolecuul verbruikt voor glycolyse alleen vs. 36 tot 38 voor alle reacties van cellulaire ademhaling gecombineerd - het is niettemin een van de meest alomtegenwoordige en betrouwbare processen in de zin dat alle cellen het gebruiken, zelfs als ze er niet allemaal alleen op kunnen vertrouwen voor hun energie behoeften.

Glycolyse is een anaëroob proces, wat betekent dat er geen zuurstof voor nodig is. Zorg ervoor dat u 'anaëroob' niet verwart met 'komt alleen voor in anaërobe organismen'. glycolyse komt voor in het cytoplasma van zowel prokaryote als eukaryote cellen.

Het begint wanneer glucose, met de formule C₆H₁₂O₆ en een molecuulmassa van 180,156 gram, diffundeert in een cel door het plasmamembraan langs de concentratiegradiënt.

Wanneer dit gebeurt, wordt de glucose-koolstof nummer zes, die zich buiten de primaire hexagonale ring van het molecuul bevindt, onmiddellijk gefosforyleerd (d.w.z. er zit een fosfaatgroep aan vast). De fosforylering van glucose maakt het molecuul glucose-6-fosfaat (G6P) elektrisch negatief en sluit het dus op in de cel.

Na nog negen reacties en een investering van energie verschijnen de producten van de glycolyse: twee moleculen pyruvaat (C₃H₈O₆) plus een paar waterstofionen en twee moleculen van NADH, een "elektronendrager" die cruciaal is in de "stroomafwaartse" reacties van aerobe ademhaling, die plaatsvinden in de mitochondriën.

De nettovergelijking voor de reacties van glycolyse kan als volgt worden geschreven:

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

Hier staat Pi voor vrij fosfaat en ADP staat voor adenosinedifosfaat, het nucleotide dat dient als de directe voorloper van het grootste deel van het ATP in het lichaam.

Nadat G6P is gevormd in de eerste stap van glycolyse onder leiding van het enzym hexokinase, wordt het molecuul herschikt zonder verlies of winst van atomen tot fructose-6-fosfaat, een ander suikerderivaat. Vervolgens wordt het molecuul opnieuw gefosforyleerd, dit keer op nummer 1 koolstof. Het resultaat is fructose-1,6-bifosfaat (FBP), een dubbel gefosforyleerde suiker.

Hoewel deze stap een paar ATP vereist als bron van de fosforylaties die hier voorkomen, worden deze niet getoond in de algemene glycolysevergelijking omdat ze worden tenietgedaan door twee van de vier ATP geproduceerd in het tweede deel van glycolyse. Dus de nettoproductie van twee ATP betekent in feite een initiële "buy-in" van twee ATP om aan het einde van het proces in totaal vier ATP te produceren.

De zes-koolstof, dubbel gefosforyleerde FBP wordt gesplitst in een paar drie-koolstof, enkelvoudig gefosforyleerde moleculen, waarvan de ene zichzelf snel herschikt in de andere. Zo begint het tweede deel van de glycolyse met de productie van een paar glyceraldehyde-3-fosfaat (GA3P)-moleculen.

Belangrijk is dat alles wat vanaf dit punt gebeurt, wordt verdubbeld ten opzichte van de algehele reactie. Dus aangezien elk GA3P-molecuul systematisch wordt herschikt tot pyruvaat terwijl dit resulteert in de productie van twee ATP en een NAD, stijgt het totale aantal met het dubbele. Aan het einde van de glycolyse staan ​​twee pyruvaten klaar om naar de mitochondriën te worden gestuurd zolang er zuurstof aanwezig is.

• Als zuurstof beperkt is, zoals tijdens intensieve inspanning, fermentatie optreedt. Het pyruvaat wordt omgezet in lactaat, dat voldoende NAD+ genereert om de glycolyse door te laten gaan.