Glykolyse er den universelle biokjemiske prosessen som omdanner et næringsstoff (seks-karbon sukker glukose) til brukbar energi (ATP, eller adenosintrifosfat). Glykolyse finner sted i cytoplasmaet til alle levende celler, og fortsetter å strømme sammen av en strøm av spesifikke glykolytiske enzymer.
Mens energiutbyttet av glykolyse er, molekyl for molekyl, langt mindre enn det som oppnås ved aerob respirasjon - to ATP per glukosemolekyl forbrukes for glykolyse alene vs. 36 til 38 for alle reaksjonene fra mobil respirasjon kombinert - det er likevel en av naturens mest allestedsnærværende og pålitelige prosesser i den forstand at alle celler bruker det, selv om ikke alle av dem kan stole bare på det for sin energi behov.
Reaktanter og produkter av glykolyse
Glykolyse er en anaerob prosess, noe som betyr at den ikke krever oksygen. Vær forsiktig så du ikke forveksler "anaerob" med "forekommer bare i anaerobe organismer." Glykolyse forekommer i cytoplasmaet i både prokaryote og eukaryote celler.
Det starter når glukose, som har formelen C6H12O6 og en molekylvekt på 180,156 gram, diffunderer inn i en celle gjennom plasmamembranen nedover konsentrasjonsgradienten.
Når dette skjer, blir nummer seks glukosekarbon, som sitter utenfor den primære sekskantede ringen av molekylet, umiddelbart fosforyleres (dvs. har en fosfatgruppe knyttet til seg). Fosforylering av glukose gjør molekylet glukose-6-fosfat (G6P) elektrisk negativt og fanger det dermed inne i cellen.
Etter ytterligere ni reaksjoner og en investering av energi, vises produktene fra glykolyse: to molekyler av pyruvat (C3H8O6) pluss et par hydrogenioner og to molekyler av NADH, en "elektronbærer" som er avgjørende i "nedstrøms" reaksjoner av aerob respirasjon, som forekommer i mitokondriene.
Glykolyse ligning
Netto ligningen for reaksjonene av glykolyse kan skrives slik:
C6H12O6 + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+→ 2 C3H4O3 + 2 H+ + 2 NADH + 2 ATP
Her representerer Pi gratis fosfat og ADP står for adenosindifosfat, nukleotidet som fungerer som den direkte forløperen til det meste av ATP i kroppen.
Tidlig glykolyse: trinn
Etter at G6P er dannet i det første trinnet av glykolyse under ledelse av enzymet heksokinaseblir molekylet omorganisert uten tap eller gevinst av atomer til fruktose-6-fosfat, et annet sukkerderivat. Deretter fosforyleres molekylet igjen, denne gangen på tallet 1 karbon. Resultatet er fruktose-1,6-bifosfat (FBP), et dobbelt fosforyleret sukker.
Mens dette trinnet krever et par ATP som en kilde til fosforyleringene som oppstår her, er disse ikke vist i total glykolyse ligning fordi de blir kansellert av to av de fire ATP produsert i andre del av glykolyse. Dermed betyr nettoproduksjonen av to ATP virkelig en innledende "buy-in" av to ATP for å produsere fire ATP i det hele tatt på slutten av prosessen.
Senere glykolyse: trinn
Det seks-karbon, dobbelt fosforylerte FBP er delt inn i et par tre-karbon, enkelt fosforylerte molekyler, hvorav den ene omorganiserer seg raskt i den andre. Dermed starter den andre delen av glykolyse med produksjonen av et par glyseraldehyd-3-fosfat (GA3P) molekyler.
Det er viktig at alt som skjer fra dette tidspunktet og fremover er doblet med hensyn til den generelle reaksjonen. Når hvert molekyl av GA3P systematisk blir omorganisert til pyruvat mens det resulterer i produksjon av to ATP og en NAD, stiger den totale tellingen med det dobbelte. På slutten av glykolyse står to pyruvat klare til å sendes mot mitokondriene så lenge oksygen er til stede.
- Hvis oksygen er begrenset, som ved intens trening, gjæring inntreffer. Pyruvat omdannes til laktat, som genererer nok NAD + til at glykolyse kan fortsette.