Jak zachodzi glikoliza?

Glikoliza to uniwersalny proces biochemiczny, który przekształca składnik odżywczy (sześciowęglowy cukier) glukoza) na energię użytkową (ATP, czyli trifosforan adenozyny). Glikoliza zachodzi w cytoplazmie wszystkich żywych komórek, utrzymywanych w ruchu przez zalew specyficznych enzymów glikolitycznych.

Podczas gdy wydajność energetyczna glikolizy jest, cząsteczka po cząsteczce, znacznie mniejsza niż ta uzyskana z oddychania tlenowego – dwa ATP na cząsteczkę glukozy zużywane do samej glikolizy w porównaniu z 36 do 38 dla wszystkich reakcji oddychania komórkowego łącznie – niemniej jednak jest to jedna z najbardziej wszechobecnych i niezawodne procesy w tym sensie, że wszystkie komórki z niego korzystają, nawet jeśli nie wszystkie mogą polegać wyłącznie na nim w zakresie swojej energii wymagania.

Glikoliza jest procesem beztlenowym, co oznacza, że ​​nie wymaga tlenu. Uważaj, aby nie pomylić „beztlenowych” z „występuje tylko w organizmach beztlenowych”. Glikoliza występuje w cytoplazmie zarówno komórek prokariotycznych, jak i eukariotycznych.

Zaczyna się, gdy glukoza, która ma wzór C₆H₁₂O₆ a masa cząsteczkowa 180,156 gramów, dyfunduje do komórki przez błonę plazmatyczną w dół jej gradientu stężenia.

Kiedy tak się dzieje, węgiel glukozy numer sześć, który znajduje się poza pierwotnym pierścieniem heksagonalnym cząsteczki, natychmiast ulega fosforylacji (tj. Ma przyłączoną do niego grupę fosforanową). Fosforylacja glukozy powoduje, że cząsteczka glukozo-6-fosforan (G6P) staje się elektrycznie ujemna i w ten sposób zatrzymuje ją wewnątrz komórki.

Po kolejnych dziewięciu reakcjach i zainwestowaniu energii pojawiają się produkty glikolizy: dwie cząsteczki pirogronianu (C₃H₈O₆) plus para jony wodorowe oraz dwie cząsteczki NADH, „nośnika elektronów”, który jest kluczowy w „downstream” reakcjach oddychania tlenowego, które zachodzą w mitochondriach.

Równanie netto reakcji glikolizy można zapisać w następujący sposób:

do₆H₁₂O₆ + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD⁺→ 2 stopni Celsjusza₃H₄O₃ + 2 godz⁺ + 2 NADH + 2 ATP

Tutaj Pi oznacza wolny fosforan i ADP to skrót od difosforanu adenozyny, nukleotydu, który służy jako bezpośredni prekursor większości ATP w organizmie.

Po utworzeniu G6P w pierwszym etapie glikolizy pod kierunkiem enzymu heksokinazacząsteczka ulega przegrupowaniu bez utraty lub przyrostu atomów do fruktozo-6-fosforanu, innej pochodnej cukru. Następnie cząsteczka jest ponownie fosforylowana, tym razem na węglu numer-1. Rezultatem jest fruktozo-1,6-bifosforan (FBP), podwójnie fosforylowany cukier.

Chociaż ten etap wymaga pary ATP jako źródła fosforylacji, które tu występują, nie są one pokazane w ogólne równanie glikolizy, ponieważ są one znoszone przez dwa z czterech ATP wytworzonych w drugiej części glikoliza. Zatem produkcja netto dwóch ATP naprawdę oznacza początkowe „zakupy” dwóch ATP, aby wyprodukować w sumie cztery ATP na końcu procesu.

Sześciowęglowy, podwójnie ufosforylowany FBP jest podzielony na parę trójwęglowych, pojedynczo ufosforylowanych cząsteczek, z których jedna szybko przegrupowuje się w drugą. Tak więc druga część glikolizy rozpoczyna się wytworzeniem pary cząsteczek gliceraldehydo-3-fosforanu (GA3P).

Co ważne, wszystko, co dzieje się od tego momentu, jest podwojone w stosunku do ogólnej reakcji. Tak więc, ponieważ każda cząsteczka GA3P jest systematycznie przekształcana w pirogronian, co powoduje wytwarzanie dwóch ATP i NAD, całkowity wynik wzrasta dwukrotnie. Pod koniec glikolizy dwa pirogroniany są gotowe do wysłania w kierunku mitochondriów, o ile obecny jest tlen.

• Jeśli tlen jest ograniczony, jak podczas intensywnego wysiłku, fermentacja wystąpi. Pirogronian jest przekształcany w mleczan, który generuje wystarczającą ilość NAD+, aby umożliwić kontynuację glikolizy.