Гликолиз это процесс получения энергии в виде АТФ (аденозинтрифосфат) из шестиуглеродной молекулы сахара глюкозы (C6ЧАС12О6). Эта серия из десяти быстрых реакций происходит во всех клетках в природе. У одноклеточных организмов, таких как бактерии, он почти всегда является единственным источником клеточной энергии.
В многоклеточных организмах, таких как животные, растения и грибы, у которых есть клеточное оборудование для использования кислорода в своих реакциях, гликолиз является лишь первым этапом клеточного дыхания. На одну молекулу глюкозы клеточное дыхание в целом производит От 36 до 38 АТФ, и один только гликолиз производит только два АТФ.
Гликолиз: Резюме
После того, как молекула глюкозы диффундирует в клетку через клеточную мембрану, к ней присоединяется пара фосфатных групп в процессе перестройки. Затем он делится на две части, и в результате идентичные трехуглеродные молекулы в конечном итоге становятся пируват. Чистый выигрыш от гликолиза составляет два АТФ.
На более гранулярном уровне гликолиз - это извлечение энергии, удерживаемой в связях молекул глюкозы для использование этой энергии клеткой, в результате чего молекула глюкозы расщепляется на что-то еще.
Основные требования и реагенты гликолиза
Все десять различных реакций гликолиза требуют собственных специализированных ферменты, которые являются белками, которые значительно ускоряют реакции внутри клеток. Клетка может контролировать скорость гликолиза и, следовательно, уровень доступности энергии, делая определенные ферменты более или менее доступными.
В самом начале гликолиза в качестве реагента требуется только глюкоза, но на этом пути должны быть предоставлены два АТФ, чтобы довести процесс до его середины. После расщепления молекулы процесс требует постоянного поступления НАД+ продолжать.
Примечательно, что кислород нет необходим для гликолиза, а при его отсутствии гликолиз можно поддерживать путем ферментации. Этот процесс превращает пируват в лактат, и при этом доставляется столь необходимый НАД.+ в гликолиз за счет превращения НАДН2.
Первоначальные этапы гликолиза
Когда глюкоза попадает в клетку, она фосфорилируется (т.е. к ней присоединяется фосфат с помощью фермента). Затем он превращается в другой шестиуглеродный сахар, фруктоза. Эта молекула фосфорилируется второй раз по другому атому углерода, после чего первая фаза гликолиза завершается.
Это часто называют «инвестиционная фаза» гликолиза, потому что, хотя общий результат - обеспечение энергией, клетка должна сначала понести умеренные потери. Таким образом, два АТФ, необходимые для обеспечения фосфатов на этом этапе, являются инвестициями, но они всегда окупаются.
Более поздние этапы гликолиза
В начале так называемого "фаза возврата", шестиуглеродная, дважды фосфорилированная молекула фруктозы разделена на две очень похожие трехуглеродные молекулы, каждая со своей собственной фосфатной группой; все одно быстро превращается в другой, глицеральдегид-3-фосфат.
Теперь идентичные молекулы перегруппировываются, фосфорилируются и снова перегруппировываются несколько раз в пируват (C3ЧАС4О3). В конечных реакциях, требующих НАД+молекулы-близнецы отдают свои фосфаты под названием АТФ, что означает, что эта фаза производит четыре АТФ. Таким образом, гликолиз дает всего два АТФ после учета двух АТФ, «израсходованных» в первой фазе.
Продукты гликолиза
В конечном итоге продуктами гликолиза являются пируват, НАДН.2, два освобожденных атома водорода и АТФ. Поскольку исходным продуктом является только глюкоза, а АТФ появляется позже, общее уравнение гликолиза выглядит следующим образом:
C6ЧАС12О6 + 2 АТФ + 2 НАД + 2 С3ЧАС4О3 + 4 АТФ + 2 НАДН + 2 Н+
Затем пируват переходит в митохондрии для аэробного дыхания если присутствует достаточное количество кислорода (что у людей есть большую часть времени), но остается в цитоплазме для ферментации до лактата, если уровень кислорода недостаточен.