Glykolyse er en prosess som produserer energi uten tilstedeværelse av oksygen. Det forekommer i alle levende celler, fra de enkleste encellede prokaryoter til de største og tyngste dyrene. Alt som er nødvendig for glykolyse å skje er glukose, et seks-karbon sukker med formelen C6H12O6, og cytoplasmaet til en celle med dens rike tetthet av glykolytiske enzymer (spesielle proteiner som fremskynder langs spesifikke biokjemiske reaksjoner).
I prokaryoter, når glykolyse er over, har cellen nådd sin energiproduksjonsgrense. I eukaryoterderimot, som har mitokondrier og dermed er i stand til å fullføre cellulær respirasjon til sin konklusjon, laget pyruvat i glykolyse blir videre bearbeidet på en måte som til slutt gir mer enn 15 ganger så mye energi som glykolyse alene gjør.
Glykolyse, oppsummert
Etter at et glukosemolekyl kommer inn i en celle, har det umiddelbart en fosfatgruppe festet til et av karbonene. Den omorganiseres deretter til et fosforyleret fruktose-molekyl, et annet seks-karbon sukker. Dette molekylet blir deretter fosforylert igjen. Disse trinnene krever en investering på to ATP.
Deretter blir seks-karbonmolekylet delt i et par med tre-karbonmolekyler, hver med sitt eget fosfat. Hver av disse fosforyleres igjen, og gir to identiske dobbeltfosforylerte molekyler. Når disse blir konvertert til pyruvat (C3H4O3), brukes de fire fosfatene til å generere fire ATP, for en netto gevinst på to ATP fra glykolyse.
Produktene av glykolyse
I nærvær av oksygen, som du snart vil se, er sluttproduktet av glykolyse 36 til 38 molekyler av ATP, med vann og karbondioksid tapt for miljøet i de tre cellulære respirasjonstrinnene etter glykolyse.
Men hvis du blir bedt om å liste opp produktene av glykolyse, punktum, er svaret to molekyler av pyruvat, to NADH og to ATP.
De aerobe reaksjonene av cellulær respirasjon
I eukaryoter med tilstrekkelig oksygenforsyning, kommer pyruvatet laget i glykolyse inn i mitokondriene, der den gjennomgår en rekke transformasjoner som til slutt gir et vell av ATP.
Overgangsreaksjonen: De to tre-karbon pyruvatene omdannes til et par med to karbonmolekyler av acetylkoenzym A (acetyl CoA), som er en sentral deltaker i en rekke metabolske reaksjoner. Dette resulterer i tap av et par karbonatomer i form av karbondioksid, eller CO2 (et avfallsprodukt hos mennesker og en matkilde for planter).
Krebs-syklusen: Acetyl CoA kombineres nå med et fire-karbonmolekyl kalt oksaloacetat for å produsere seks-karbonmolekylet oksaloacetat. I s rekke trinn som gir elektronbærerne NADH og FADH2 sammen med en liten mengde energi (to ATP per oppstrøms glukosemolekyl) omdannes sitrat tilbake til oksaloacetat. Totalt fire CO2 er gitt til miljøet i Krebs sykler.
Elektrontransportkjeden (ETC): På mitokondriell membran, elektronene fra NADH og FADH2 brukes til å utnytte fosforylering av ADP for å gi ATP, med O2 (molekylært oksygen) som den endelige elektronakseptoren. Dette produserer 32 til 34 ATP, og O2 omdannes til vann (H2O).
Oksygen er nødvendig for å lede cellulær respirasjon: sant eller falskt?
Selv om det ikke akkurat er et triks spørsmål, krever dette en spesifikasjon av grensene for spørsmålet. Glykolyse alene er ikke nødvendigvis en del av cellulær respirasjon, som i prokaryoter. Men i organismer som bruker aerob respirasjon og dermed utfører cellulær respirasjon fra start til slutt, er glykolyse det første trinnet i prosessen og en nødvendig.
Hvis du derfor ble spurt om oksygen er nødvendig for hvert trinn av mobil respirasjon, er svaret nei. Men hvis du blir spurt om cellulær respirasjon som det vanligvis er definert krever oksygen for å fortsette, er svaret et klart ja.