Cum se produce glicoliza?

Glicoliza este procesul biochimic universal care transformă un nutrient (zahărul cu șase atomi de carbon glucoză) în energie utilizabilă (ATP sau adenozin trifosfat). Glicoliza are loc în citoplasma tuturor celulelor vii, continuată să curgă de-a lungul unei rafale de enzime glicolitice specifice.

În timp ce randamentul energetic al glicolizei este, moleculă pentru moleculă, mult mai mic decât cel obținut din respirația aerobă - doi ATP pe moleculă de glucoză consumată numai pentru glicoliză vs. 36-38 pentru toate reacțiile respirației celulare combinate - este totuși una dintre cele mai omniprezente și naturale ale naturii procese de încredere în sensul că toate celulele îl folosesc, chiar dacă nu toate se pot baza doar pe el pentru energia lor are nevoie.

Glicoliza este un proces anaerob, ceea ce înseamnă că nu necesită oxigen. Aveți grijă să nu confundați „anaerob” cu „apare doar în organismele anaerobe”. Glicoliza apare în citoplasma atât a celulelor procariote, cât și a celulelor eucariote.

Începe când glucoza, care are formula C₆H₁₂O₆ și o masă moleculară de 180,156 grame, difuzează într-o celulă prin membrana plasmatică în josul gradientului său de concentrație.

Când se întâmplă acest lucru, numărul șase de glucoză, care se află în afara inelului hexagonal primar al moleculei, devine imediat fosforilat (adică are un grup fosfat atașat la el). Fosforilarea glucozei face ca molecula glucoză-6-fosfat (G6P) să fie negativă electric și astfel o captează în interiorul celulei.

După alte nouă reacții și o investiție de energie, apar produsele glicolizei: două molecule de piruvat (C₃H₈O₆) plus o pereche de ioni de hidrogen și două molecule de NADH, un „purtător de electroni” care este crucial în reacțiile „din aval” ale respirației aerobe, care apar în mitocondrii.

Ecuația netă pentru reacțiile glicolizei poate fi scrisă astfel:

C₆H₁₂O₆ + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD⁺→ 2 C₃H₄O₃ + 2 H⁺ + 2 NADH + 2 ATP

Aici, Pi reprezintă fosfat liber și ADP înseamnă adenozin difosfat, nucleotida care servește ca precursor direct al majorității ATP din organism.

După ce G6P se formează în prima etapă a glicolizei sub direcția enzimei hexokinaza, molecula este rearanjată fără o pierdere sau câștig de atomi la fructoză-6-fosfat, un alt derivat al zahărului. Apoi, molecula este fosforilată din nou, de data aceasta la numărul 1 de carbon. Rezultatul este fructoză-1,6-bifosfat (FBP), un zahăr dublu fosforilat.

În timp ce acest pas necesită o pereche de ATP ca sursă de fosforilări care apar aici, acestea nu sunt prezentate în ecuația globală a glicolizei, deoarece acestea sunt anulate de două din cele patru ATP produse în a doua parte a glicoliză. Astfel, producția netă de două ATP înseamnă într-adevăr un „buy-in” inițial de două ATP pentru a produce patru ATP în total la sfârșitul procesului.

FBP cu șase atomi de carbon, dublu fosforilat, este împărțit într-o pereche de molecule cu trei atomi de carbon, fosforilate individual, dintre care una se rearanjează rapid în cealaltă. Astfel, a doua parte a glicolizei începe cu producerea unei perechi de molecule de gliceraldehidă-3-fosfat (GA3P).

Important, tot ceea ce se întâmplă de la acest punct înainte este dublat în raport cu reacția generală. Astfel, pe măsură ce fiecare moleculă de GA3P este rearanjată sistematic în piruvat, rezultând în același timp producerea a două ATP și un NAD, numărul total crește de două ori mai mult decât acesta. La sfârșitul glicolizei, doi piruvat stau gata să fie trimiși către mitocondrii atâta timp cât este prezent oxigen.

• Dacă oxigenul este limitat, ca și în timpul exercițiilor intense, fermentaţie apare. Piruvatul este transformat în lactat, ceea ce generează suficient NAD + pentru a permite glicolizei să continue.