Wat zijn de chemische producten van glycolyse?

Glycolyse is de eerste stap die door alle levende cellen wordt gebruikt om energie uit een voedingsmolecuul te halen (in dit geval glucose, een suiker met zes koolstofatomen). In sommige cellen, met name die van prokaryoten, het is ook de laatste stap, omdat deze cellen niet zijn uitgerust om cellulaire ademhaling (glycolyse plus de aerobe reacties die volgen in eukaryoten) in zijn geheel uit te voeren.

Glycolyse vindt plaats in het cytoplasma van cellen en resulteert in een netto winst van twee ATP (adenosinetrifosaat, het nucleotide dat door cellen wordt gebruikt voor hun energiebehoeften).

Er zijn in totaal 10 glycolysestappen, maar u hoeft niet alle 10 en de bijbehorende enzymen te onthouden om een ​​goed begrip te hebben van de route als geheel. Belangrijker dan het letterlijk kennen van de reeks reacties, is het kennen van de reactanten, de producten en de omstandigheden waaronder glycolyse zich ontvouwt.

Vraag: Welke van de volgende zijn? producten van cellulaire ademhaling?

EEN. Glucose; B. Pyruvaat; C. Kooldioxide; D. Acetyl COA

Het antwoord is C, alleen kooldioxide. Glucose is een reactant van cellulaire ademhaling (en van glycolyse, de eerste stap), terwijl de andere tussenproducten zijn van het afleiden van in totaal 36 tot 38 ATP uit glucose zolang er zuurstof aanwezig is. Pyruvaat is een product van glycolyse; Acetyl CoA wordt gemaakt van pyruvaat in de mitochondriën, waar het vervolgens de Krebs-cyclus binnengaat.

Glucose, met de formule C₆H₁₂O₆, heeft een zes-atoom zeshoekige ring in het midden die vijf koolstofatomen en een zuurstofatoom bevat. Bij het begin van de glycolyse is het de enige reactant in de mix. Onderweg zijn echter fosfaatgroepen nodig voor de fosforyleringsstappen (d.w.z. de toevoeging van fosfaatgroepen aan glucosederivaten.

Bovendien vereisen de reacties een invoer van twee moleculen van NAD^+, die tijdens glycolyse wordt omgezet in zijn gehydrogeneerde (gereduceerde) vorm.

Glucose wordt gefosforyleerd wanneer het een cel binnenkomt door diffusie door het plasmamembraan. Het wordt vervolgens herschikt tot een fructosederivaat en vervolgens een tweede keer gefosforyleerd om op te leveren fructose-1,6-bifosfaat. Deze twee fosforyleringsreacties vereisen de invoer van twee ATP, die wordt gehydrolyseerd tot ADP (adenosinedifosfaat) om dit mogelijk te maken.

Aan het einde van deze fase wordt het zes-koolstofmolecuul gesplitst in een paar drie-koolstofmoleculen. Dus de reactanten en producten in elke stap die vanaf dit punt wordt vermeld, moeten worden verdubbeld om een ​​goede boekhouding van de glycolyse als geheel te behouden.

Met het tweede deel van de glycolyse aan de gang, twee drie-koolstof moleculen van glyceraldehyde-3-fosfaat worden getransformeerd in pyruvaat (C₃H₄O₃) in een reeks stappen. Deze hebben allemaal betrekking op herschikkingen, en bij de ene is er weer een andere fosforylering stap.

Ook in de retourfase worden twee moleculen NAD⁺ (nicotinamide-adenine-dinucleotide, een elektronendrager die later nodig is bij de reacties van aerobe ademhaling) worden omgezet in twee NADH en twee H⁺ (een waterstofion).

Uiteindelijk worden de twee fosfaatgroepen op elk van de twee drie-koolstofmoleculen gebruikt om ATP te maken, wat betekent dat er in deze fase vier ATP worden gegenereerd. Door de twee ATP's die nodig zijn in de investeringsfase af te trekken, is het duidelijk dat in totaal twee ATP zijn afgeleid van één molecuul glucose tijdens glycolyse.

De volledige (netto) reactie van glycolyse wordt in verschillende bronnen anders vermeld, maar deze verschillen zijn een kwestie van de beslissing van de auteur om bepaalde tussenproducten al dan niet op te nemen in de netto reactie. Een nauwkeurige weergave is:

C₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD → 2 C₃H₄O₆ + 2 ATP + 2 H+ + 2 NADH

Hier is Pi anorganisch fosfaat, afgeleid van de bovengenoemde hydrolyse van ATP.

Het pyruvaat komt dan in de mitochondriën, waar het wordt omgezet in acetyl CoA. Dit molecuul komt in de Krebs-cyclus van aërobe ademhaling en uiteindelijk, na de reacties van de elektronentransportketen, 36 tot 38 ATP worden gegenereerd uit een glucosemolecuul tijdens het proces van cellulaire ademhaling, inclusief de twee ATP van glycolyse.