Co jest konieczne do rozpoczęcia glikolizy?

Glikoliza to proces pozyskiwania energii w postaci ATP (trójfosforan adenozyny) z sześciowęglowej cząsteczki cukru glukozy (C₆H₁₂O₆). Ta seria dziesięciu szybkich reakcji zachodzi we wszystkich komórkach w przyrodzie. W organizmach jednokomórkowych, takich jak bakterie, jest prawie zawsze jedynym źródłem energii komórkowej.

W organizmach wielokomórkowych, takich jak zwierzęta, rośliny i grzyby, które mają sprzęt komórkowy do wykorzystywania tlenu w swoich reakcjach, glikoliza jest tylko pierwszym etapem oddychania komórkowego. Na cząsteczkę glukozy wytwarza się oddychanie komórkowe jako całośćcellular 36 do 38 ATP, a sama glikoliza wytwarza tylko dwa ATP.

Gdy cząsteczka glukozy dyfunduje do komórki przez błonę komórkową, ma przyłączoną do niej parę grup fosforanowych w trakcie przestawiania. Następnie jest dzielony na dwie części, a powstałe identyczne trójwęglowe cząsteczki ostatecznie stają się pirogronian. Zysk netto glikolizy to dwa ATP.

Na bardziej ziarnistym poziomie glikoliza to ekstrakcja energii utrzymywanej w wiązaniach cząsteczek glukozy dla wykorzystanie tej energii przez komórkę, z kosztem rozpadu cząsteczki glukozy na coś jeszcze.

Wszystkie dziesięć różnych reakcji glikolizy wymaga własnych wyspecjalizowanych enzymy, które są białkami, które znacznie przyspieszają reakcje wewnątrz komórek. Komórka może kontrolować szybkość glikolizy, a tym samym stopień dostępności energii, czyniąc niektóre enzymy bardziej lub mniej dostępnymi.

Tylko glukoza jest wymagana jako reagent na samym początku glikolizy, ale po drodze muszą być dostarczone dwa ATP, aby popchnąć proces do punktu środkowego. Po rozszczepieniu cząsteczki proces wymaga stałego dostarczania NAD⁺ kontynuować.

Warto zauważyć, że tlen jest nie wymagana do glikolizy, a przy jej braku glikoliza może być podtrzymywana przez fermentację. Proces ten przekształca pirogronian w mleczan, zapewniając w ten sposób bardzo potrzebny NAD⁺ do glikolizy poprzez konwersję NADH₂.

Gdy glukoza dostaje się do komórki, jest fosforylowana (tj. ma fosforan przyłączony przez enzym). Następnie jest przekształcany w kolejny sześciowęglowy cukier, fruktoza. Ta cząsteczka jest po raz drugi fosforylowana na innym atomie węgla, w którym to momencie pierwsza faza glikolizy jest zakończona.

Nazywa się to często „faza inwestycyjna” glikolizy, ponieważ nawet jeśli ogólnym wynikiem jest dostarczenie energii, komórka musi najpierw ponieść niewielką stratę. Dwa ATP potrzebne do dostarczenia fosforanów w tej fazie są zatem inwestycją, która jednak zawsze się opłaca.

Na początku tzw „faza powrotu”, sześciowęglowa, podwójnie fosforylowana cząsteczka fruktozy jest podzielona na dwie bardzo podobne trójwęglowe cząsteczki, każda z własną grupą fosforanową; każdy z nich jest szybko przekształcany w drugi, gliceraldehydo-3-fosforan.

Teraz identyczne cząsteczki są przegrupowywane i fosforylowane i ponownie przegrupowywane kilka razy w pirogronian (C₃H₄O₃). W końcowych reakcjach, które wymagają NAD⁺, bliźniacze cząsteczki oddają swoje fosforany w imię ATP, co oznacza, że ​​ta faza wytwarza cztery ATP. Zatem glikoliza daje łącznie dwa ATP po uwzględnieniu dwóch „zużytych” ATP w pierwszej fazie.

Ostatecznie produktami glikolizy są pirogronian, NADH₂, dwa uwolnione atomy wodoru i ATP. Ponieważ początkowym produktem jest tylko glukoza, a ATP pojawia się później, ogólne równanie glikolizy to:

do₆H₁₂O₆ + 2 ATP + 2 NAD + 2 C₃H₄O₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

Pirogronian przechodzi następnie do mitochondriów przez oddychanie aerobowe jeśli obecna jest wystarczająca ilość tlenu (co u ludzi jest przez większość czasu), ale pozostaje w cytoplazmie do fermentacji do mleczanu, jeśli poziom tlenu jest niewystarczający.