Način, s katerim celice živega bitja pridobivajo energijo iz vezi v organskih molekulah, je odvisno od vrste organizma, ki ga preučujemo.
Prokarionti (domeni Bakterije in Arheje) so omejene na anaerobno dihanje, ker ne morejo uporabljati kisika. Evkarionti (domena Eukaryota, ki vključuje živali, rastline, proteze in glive) v njih vsebuje kisik presnovne procese in posledično lahko dobijo veliko več adenozin trifosfata (ATP) na molekulo goriva, ki vstopa v sistem.
Vse celice pa uporabljajo desetstopenjsko serijo reakcij, skupno znano kot glikoliza. Pri prokariontih je to običajno edino sredstvo za pridobivanje ATP, tako imenovane "energijske valute" vseh celic.
Pri evkariontih je to prvi korak v celičnem dihanju, ki vključuje tudi dve aerobni poti: Krebsov cikel in elektronska transportna veriga.
Reakcija glikolize
Skupni končni produkt glikolize sta dve molekuli piruvata na molekulo glukoze, ki vstopa v proces, plus dve molekuli ATP in dve NADH, tako imenovani visokoenergijski elektronski nosilec.
Popolna neto reakcija glikolize je:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
Oznaka "mreža" je tu kritična, saj v resnici potrebna sta dva ATP v prvem delu glikolize, da se ustvarijo pogoji, potrebni za drugi del, v katerem nastanejo štirje ATP, da se celotna bilanca stanja prišteje plus dva v stolpcu ATP.
Koraki glikolize
Vsak korak v glikolizi katalizira določen encim, kot je običajno pri vseh celičnih presnovnih reakcijah. Encim ne vpliva samo na vsako reakcijo, temveč je vsak vključeni encim specifičen za zadevno reakcijo. Zato je vzpostavljeno razmerje reaktant-encim ena na ena.
Glikoliza je običajno razdeljena na dve fazi, ki označujeta vključeni pretok energije.
Faza naložbe: Prve štiri reakcije glikolize vključujejo fosforilacijo glukoze po vstopu v celično plazmo; prerazporeditev te molekule v še en ogljikov sladkor (fruktoza); fosforilacija te molekule pri drugem ogljiku, da dobimo spojino z dvema fosfatnima skupinama; razcep te molekule na par triogljičnih intermediatov, vsak s svojo pritrjeno fosfatno skupino.
Faza izplačila: Ena od dveh spojin s tremi ogljiki, ki vsebujejo fosfate, nastalih pri cepitvi fruktoza-1,6-bisfosfata, dihidroksiaceton fosfata (DHAP), je pretvori v drugega, gliceraldehid-3-fosfat (G3P), kar pomeni, da v tej fazi za vsako molekulo glukoze obstajata dve molekuli G3P glikoliza.
Nato se te molekule fosforilirajo in v naslednjih nekaj korakih se fosfati olupijo in uporabijo za ustvarjanje ATP, ko se molekule treh ogljikov preuredijo v piruvat. Na tej poti se iz NAD generirata dva NADH+, ena na molekulo treh ogljikov.
Tako je zgornja neto reakcija zadovoljna in zdaj lahko samozavestno odgovorite na vprašanje: "Na koncu glikolize, katere molekule dobimo?"
Po glikolizi
V prisotnosti kisika v evkariontskih celicah se piruvat odpelje do imenovanih organelov mitohondrije, za katere gre aerobno dihanje. Piruvat se odvzame iz ogljika, ki zapusti postopek v obliki odpadnega produkta ogljikov dioksid (CO2), za seboj pa ostane kot aktetil koencim A.
Krebsov cikel: V mitohondrijski matriki se acetil CoA kombinira s štiriogljikovo spojino oksaloacetatom, da dobi molekulo citrata s šestimi ogljiki. Ta molekula se znova izgubi do oksaloacetata z izgubo dveh CO2 in dobiček enega ATP, treh NADH in enega FADH2 (drug nosilec elektrona) na obrat cikla.
To pomeni, da morate te številke podvojiti, da upoštevate dejstvo, da dve acetil CoA vstopite v Krebsov cikel na molekulo glukoze, ki vstopa v glikolizo.
Elektronska transportna veriga: V teh reakcijah, ki se pojavijo na mitohondrijski membrani, vodikovi atomi (elektroni) iz prej omenjenih elektronskih nosilcev se jim odvzamejo nosilne molekule, ki se uporabljajo za sintezo velike količine ATP, približno 32 do 34 na "gorvodno" glukozo molekula.