Čo je potrebné na začiatok glykolýzy?

Glykolýza je proces získavania energie vo forme ATP (adenozíntrifosfát) zo šesťuhlíkovej molekuly cukru glukózy (C₆H₁₂O₆). Táto séria desiatich rýchlopalných reakcií sa vyskytuje vo všetkých bunkách v prírode. V jednobunkových organizmoch, ako sú baktérie, je takmer vždy jediným zdrojom bunkovej energie.

V mnohobunkových organizmoch, ako sú zvieratá, rastliny a huby, ktoré majú bunkové vybavenie na použitie kyslíka pri svojich reakciách, je glykolýza iba prvým krokom bunkového dýchania. Na molekulu glukózy vzniká bunkové dýchanie ako celok 36 až 38 ATP, a samotná glykolýza produkuje iba dva ATP.

Po tom, čo molekula glukózy difunduje do bunky cez bunkovú membránu, má v priebehu preusporiadania k sebe pripojený pár fosfátových skupín. Potom sa rozdelí na dve časti a výsledné identické trojuhlíkové molekuly sa nakoniec stanú pyruvát. Čistý zisk z glykolýzy sú dva ATP.

Na granulárnejšej úrovni je glykolýza extrakciou energie držanej vo väzbách molekúl glukózy pre využitie tejto energie bunkou, pričom náklady na molekulu glukózy sa rozdelia na niečo inak.

Desať rôznych reakcií glykolýzy vyžaduje svoju vlastnú špecializáciu enzýmy, čo sú proteíny, ktoré výrazne urýchľujú reakcie vo vnútri buniek. Bunka môže riadiť rýchlosť glykolýzy, a tým rýchlosť dostupnosti energie, tým, že sprístupní alebo zníži dostupnosť určitých enzýmov.

Na samom začiatku glykolýzy je ako reaktant vyžadovaná iba glukóza, ale aby sa proces dostal do stredu, musia byť k dispozícii dve ATP. Po rozdelení molekuly vyžaduje proces stály prísun NAD⁺ pokračovať.

Je pozoruhodné, že kyslík je nie potrebné pre glykolýzu a v jej neprítomnosti môže byť glykolýza udržiavaná v chode fermentáciou. Tento proces prevádza pyruvát na laktát, a tým dodáva veľmi potrebný NAD⁺ na glykolýzu prostredníctvom premeny NADH₂.

Keď glukóza vstúpi do bunky, je fosforylovaná (t.j. má fosfát pripojený enzýmom). Potom sa preusporiada na ďalší šesťuhlíkový cukor, fruktóza. Táto molekula je druhýkrát fosforylovaná na inom atóme uhlíka, kedy je prvá fáza glykolýzy dokončená.

Toto sa často nazýva „investičná fáza“ glykolýzy, pretože aj keď je celkovým výsledkom poskytnutie energie, najskôr musí bunka utrpieť miernu stratu. Dva ATP potrebné na zabezpečenie fosfátov v tejto fáze sú teda investíciou, ale vždy sa oplatí.

Na začiatku tzv „návratová fáza“ šesť uhlíková, dvakrát fosforylovaná molekula fruktózy je rozdelená na dve veľmi podobné trojuhlíkové molekuly, každá s vlastnou fosfátovou skupinou; všetko sa rýchlo premení na druhý, glyceraldehyd-3-fosfát.

Teraz identické molekuly sú preskupené a fosforylované a znova preskupené niekoľkokrát do pyruvátu (C₃H₄O₃). V konečných reakciách, ktoré si vyžadujú NAD⁺, dvojčatá sa vzdajú svojich fosfátov v mene ATP, čo znamená, že táto fáza produkuje štyri ATP. Glykolýza teda poskytuje dva ATP celkovo po započítaní dvoch ATP „použitých“ v prvej fáze.

Nakoniec sú produktmi glykolýzy pyruvát, NADH₂, dva oslobodené atómy vodíka a ATP. Pretože počiatočným produktom je iba glukóza a ATP sa objaví neskôr, celková rovnica pre glykolýzu je:

C.₆H₁₂O₆ + 2 ATP + 2 NAD + 2 C.₃H₄O₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

Pyruvát potom pokračuje do mitochondrií pre aeróbne dýchanie ak je prítomné dostatok kyslíka (čo je u ľudí väčšinou), ale zostáva v cytoplazme na fermentáciu na laktát, ak je hladina kyslíka nedostatočná.