Vad är nödvändigt för att glykolys ska börja?

Glykolys är processen att härleda energi i form av ATP (adenosintrifosfat) från glukos med sex kolsocker (C₆H₁₂O₆). Denna serie av tio snabbbrandreaktioner förekommer i alla celler i naturen. I encelliga organismer som bakterier är det nästan alltid den enda källan till cellulär energi.

I flercelliga organismer som djur, växter och svampar som har den cellulära utrustningen för att använda syre i sina reaktioner är glykolys bara det första steget i cellulär andning. Per molekyl glukos producerar cellulär andning som helhet 36 till 38 ATP, och glykolys enbart producerar endast två ATP.

Efter att en glukosmolekyl diffunderar in i en cell genom cellmembranet, har den ett par fosfatgrupper fästa vid den under omorganiseringen. Den delas sedan i två och de resulterande identiska trekolmolekylerna blir så småningom pyruvat. Nettovinsten av glykolys är två ATP.

På en mer granulär nivå är glykolys utvinning av energi som hålls i bindningarna av glukosmolekyler för användningen av den energin i cellen, med kostnaden för glukosmolekylen uppdelad i något annan.

De tio olika reaktionerna av glykolys kräver alla sina specialiserade enzymersom är proteiner som kraftigt påskyndar reaktioner inuti celler Cellen kan kontrollera hastigheten för glykolys, och därmed hastigheten på energitillgänglighet, genom att göra vissa enzymer mer tillgängliga eller mindre tillgängliga.

Endast glukos krävs som en reaktant i början av glykolysen, men längs vägen måste två ATP tillhandahållas för att skjuta processen till dess mittpunkt. Efter att molekylen har delats kräver processen en stadig tillförsel av NAD⁺ att fortsätta.

Särskilt syre är inte som krävs för glykolys, och i dess frånvaro kan glykolys hållas igång genom jäsning. Denna process omvandlar pyruvat till laktat och levererar därmed välbehövlig NAD⁺ till glykolys genom omvandling av NADH₂.

När glukos kommer in i en cell fosforyleras den (dvs har ett fosfat fäst av ett enzym). Det ordnas sedan om till ytterligare ett kolsocker, fruktos. Denna molekyl fosforyleras en andra gång vid en annan kolatom, vid vilken tidpunkt den första fasen av glykolys är fullbordad.

Detta kallas ofta "investeringsfas" av glykolys, för även om det totala resultatet är energiförsörjningen, måste cellen först drabbas av en blygsam förlust. De två ATP som behövs för att ge fosfater i denna fas är alltså en investering, men en som alltid lönar sig.

I början av den så kallade "returfas" den sex-kol, dubbelt fosforylerade fruktosmolekylen är uppdelad i två mycket lika tre-kolmolekyler, var och en med sin egen fosfatgrupp; allt omvandlas snabbt till det andra, glyceraldehyd-3-fosfat.

De nu identiska molekylerna omarrangeras och fosforyleras och omarrangeras igen några gånger till pyruvat (C₃H₄O₃). I de slutliga reaktionerna, som kräver NAD⁺, de dubbla molekylerna ger upp sina fosfater i namnet ATP, vilket innebär att denna fas producerar fyra ATP. Således ger glykolys två ATP totalt sett efter att ha redovisat de två ATP "spenderade" i den första fasen.

I slutändan är produkterna av glykolys pyruvat, NADH₂, två frigjorda väteatomer och ATP. Eftersom den ursprungliga produkten endast är glukos och ATP visas senare är den totala ekvationen för glykolys:

C₆H₁₂O₆ + 2 ATP + 2 NAD + 2 C₃H₄O₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

Pyruvat fortsätter sedan till mitokondrier för aerob andning om tillräckligt med syre är närvarande (vilket hos människor är för det mesta) men förblir i cytoplasman för jäsning till laktat om syrenivån är otillräcklig.