Mijloacele prin care celulele unei ființe vii extrag energie din legăturile din moleculele organice depind de tipul de organism studiat.
Procariote (domeniile Bacteria și Archaea) sunt limitate la respirația anaerobă, deoarece nu pot folosi oxigenul. Eucariote (domeniul Eukaryota, care include animale, plante, protisis și ciuperci) încorporează oxigen în lor procesele metabolice și, ca rezultat, poate obține mult mai mult adenozin trifosfat (ATP) per moleculă de combustibil care intră în sistem.
Cu toate acestea, toate celulele folosesc seria de reacții în zece pași, cunoscută sub numele de glicoliză. La procariote, acesta este de obicei singurul mijloc de a obține ATP, așa-numita „monedă energetică” a tuturor celulelor.
În eucariote, este primul pas în respirația celulară, care include, de asemenea, două căi aerobice: Ciclul Krebs si lanțul de transport al electronilor.
Reacția glicolizei
Produsul final combinat al glicolizei este două molecule de piruvat pe moleculă de glucoză care intră în proces, plus două molecule de ATP și două de NADH, așa-numitul purtător de electroni de mare energie.
Reacția netă completă a glicolizei este:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
Eticheta „net” este critică aici, deoarece, în realitate, sunt necesare două ATP în prima parte a glicolizei pentru a crea condițiile necesare pentru a doua parte, în care sunt generate patru ATP pentru a aduce bilanțul global la un plus-doi în coloana ATP.
Etape ale glicolizei
Fiecare etapă a glicolizei este catalizată de o anumită enzimă, așa cum este obișnuit pentru toate reacțiile metabolice celulare. Nu numai că fiecare reacție este influențată de o enzimă, dar fiecare enzimă implicată este specifică reacției în cauză. Prin urmare, există o relație unu-la-unu reactant-enzimă.
Glicoliza este de obicei împărțită în două faze care indică fluxul de energie implicat.
Faza de investiții: Primele patru reacții ale glicolizei includ fosforilarea glucozei după ce aceasta intră în citoplasma celulară; rearanjarea acestei molecule într-un alt zahăr cu șase atomi de carbon (fructoză); fosforilarea acestei molecule la un carbon diferit pentru a produce un compus cu două grupări fosfat; împărțirea acestei molecule într-o pereche de intermediari de trei carbon, fiecare cu propriul grup fosfat atașat.
Faza de plată: Unul dintre cei doi compuși cu trei atomi de carbon care conțin fosfat, creați în divizarea fructozei-1,6-bisfosfat, dihidroxiacetonă fosfat (DHAP), este transformat în celălalt, gliceraldehidă-3-fosfat (G3P), ceea ce înseamnă că există două molecule de G3P în acest stadiu pentru fiecare moleculă de glucoză care intră glicoliză.
Apoi, aceste molecule sunt fosforilate și, în următorii pași, fosfații sunt dezlipiți și utilizați pentru a crea ATP, deoarece moleculele cu trei carbonuri sunt rearanjate în piruvat. Pe parcurs, două NADH sunt generate din NAD+, câte una pe fiecare moleculă de carbon.
Astfel, reacția netă de mai sus este satisfăcută și acum puteți răspunde cu încredere la întrebarea „La sfârșitul glicolizei, ce molecule sunt obținute?”
După glicoliză
În prezența oxigenului în celulele eucariote, piruvatul este transportat la organele numite mitocondrii, care sunt toate despre respirație aerobică. Piruvatul este dezinvestit de un carbon, care iese din proces sub forma de produs rezidual dioxid de carbon (CO2), și lăsat în urmă ca actetil coenzima A.
Ciclul Krebs: În matricea mitocondrială, acetil CoA se combină cu oxaloacetatul compus din patru carbon pentru a produce citratul moleculei cu șase carbon. Această moleculă este redusă la oxaloacetat, cu pierderea a doi CO2 și câștigul unui ATP, trei NADH și un FADH2 (un alt purtător de electroni) pe rândul ciclului.
Aceasta înseamnă că trebuie să dublați aceste numere pentru a explica faptul că doi acetil CoA intră în Ciclul Krebs pe moleculă de glucoză care intră în glicoliză.
Lanțul de transport al electronilor: În aceste reacții, care apar pe membrana mitocondrială, atomii de hidrogen (electroni) din purtătorii de electroni menționați anterior sunt dezlipite de moleculele purtătoare utilizate pentru a conduce sinteza unei cantități mari de ATP, aproximativ 32 până la 34 pe glucoză „în amonte” moleculă.
