Jaki jest ostateczny efekt końcowy glikolizy?

Sposób, w jaki komórki żywej istoty wydobywają energię z wiązań w cząsteczkach organicznych, zależą od typu badanego organizmu.

Prokariota (domeny bakterii i archeonów) są ograniczone do oddychania beztlenowego, ponieważ nie mogą wykorzystywać tlenu. Eukarionty (domena Eukariota, która obejmuje zwierzęta, rośliny, protise i grzyby) włączają do nich tlen procesów metabolicznych, dzięki czemu można uzyskać znacznie więcej adenozynotrójfosforanu (ATP) na cząsteczkę paliwa wchodzącą do system.

Wszystkie komórki wykorzystują jednak dziesięciostopniową serię reakcji, zwanych łącznie glikoliza. U prokariontów jest to zwykle jedyny sposób na uzyskanie ATP, tak zwanej „waluty energetycznej” wszystkich komórek.

U eukariontów jest to pierwszy etap oddychania komórkowego, który obejmuje również dwie ścieżki tlenowe: cykl Krebsa i łańcuch transportu elektronów.

Połączony produkt końcowy glikolizy to dwie cząsteczki pirogronianu na cząsteczkę glukozy wchodzącej do procesu, plus dwie cząsteczki ATP i dwie cząsteczki NADH, tak zwanego nośnika elektronów o wysokiej energii.

Całkowita reakcja netto glikolizy to:

do₆H₁₂O₆ + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 P → 2 CH₃(C=O)COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

Etykieta „sieć” jest tutaj kluczowa, ponieważ w rzeczywistości potrzebne są dwa ATP w pierwszej części glikolizy, aby stworzyć warunki potrzebne do drugiej części, w której generowane są cztery ATP w celu doprowadzenia ogólnego bilansu do plusa dwa w kolumnie ATP.

Każdy etap glikolizy jest katalizowany przez określony enzym, jak to jest w zwyczaju we wszystkich komórkowych reakcjach metabolicznych. Nie tylko na każdą reakcję ma wpływ enzym, ale każdy zaangażowany enzym jest specyficzny dla danej reakcji. W związku z tym istnieje relacja jeden-do-jednego reagent-enzym.

Glikoliza jest zwykle podzielona na dwie fazy, które wskazują na zaangażowany przepływ energii.

Faza inwestycji: Pierwsze cztery reakcje glikolizy obejmują fosforylację glukozy po wejściu do cytoplazmy komórki; przegrupowanie tej cząsteczki w inny cukier sześciowęglowy (fruktozę); fosforylację tej cząsteczki przy innym węglu z wytworzeniem związku z dwiema grupami fosforanowymi; podział tej cząsteczki na parę trójwęglowych związków pośrednich, z których każdy ma przyłączoną własną grupę fosforanową.

Faza wypłaty: Jeden z dwóch trójwęglowych związków zawierających fosforany, powstałych podczas rozszczepiania fruktozo-1,6-bisfosforanu, fosforan dihydroksyacetonu (DHAP), jest przekształcony w inny, gliceraldehydo-3-fosforan (G3P), co oznacza, że ​​na tym etapie istnieją dwie cząsteczki G3P na każdą wchodzącą cząsteczkę glukozy glikoliza.

Następnie cząsteczki te są fosforylowane, aw kolejnych kilku etapach fosforany są odrywane i wykorzystywane do tworzenia ATP, gdy cząsteczki trójwęglowe są przekształcane w pirogronian. Po drodze dwa NADH są generowane z NAD⁺, jeden na cząsteczkę trzywęglową.

W ten sposób powyższa reakcja netto jest spełniona i możesz teraz śmiało odpowiedzieć na pytanie: „Które cząsteczki są otrzymywane pod koniec glikolizy?”

W obecności tlenu w komórkach eukariotycznych pirogronian jest transportowany do organelli zwanych mitochondria, o których chodzi oddychanie aerobowe. Pirogronian jest pozbawiony węgla, który opuszcza proces w postaci odpadowego dwutlenku węgla (CO₂) i pozostawiony jako aktetyl-koenzym A.

Cykl Krebsa: W macierzy mitochondrialnej acetylo-CoA łączy się z czterowęglowym związkiem szczawiooctanem, tworząc sześciowęglową cząsteczkę cytrynianu. Ta cząsteczka jest sprowadzana z powrotem do szczawiooctanu, z utratą dwóch CO₂ oraz zysk jednego ATP, trzech NADH i jednego FADH₂ (inny nośnik elektronów) na obrót cyklu.

Oznacza to, że musisz podwoić te liczby, aby uwzględnić fakt, że dwa acetylo CoA wchodzą do cykl Krebsa na cząsteczkę glukozy wchodzącej w glikolizę.

Łańcuch transportu elektronów: W reakcjach tych, zachodzących na błonie mitochondrialnej, atomy wodoru (elektrony) z ww. nośników elektronów są usuwane z ich cząsteczek nośnikowych używanych do napędzania syntezy dużej ilości ATP, około 32 do 34 na „upstream” glukozę cząsteczka.