Glykolys är den universella biokemiska processen som omvandlar ett näringsämne (sexkolssockret glukos) till användbar energi (ATP eller adenosintrifosfat). Glykolys äger rum i cytoplasman i alla levande celler, som hålls flödande av en flod av specifika glykolytiska enzymer.
Medan energiutbytet av glykolys är, molekyl för molekyl, mycket mindre än den som erhållits genom aerob andning - två ATP per glukosmolekyl som konsumeras för glykolys ensam vs. 36 till 38 för alla reaktioner från cellulär andning kombinerat - det är ändå en av naturens mest allestädes närvarande och pålitliga processer i den meningen att alla celler använder det, även om inte alla kan förlita sig enbart på det för sin energi behov.
Reaktanter och produkter av glykolys
Glykolys är en anaerob process, vilket innebär att den inte kräver syre. Var noga med att inte förväxla "anaerob" med "förekommer endast i anaeroba organismer." Glykolys förekommer i cytoplasman hos både prokaryota och eukaryota celler.
Det börjar när glukos, som har formeln C
6H12O6 och en molekylvikt på 180,156 gram, diffunderar in i en cell genom plasmamembranet ner i dess koncentrationsgradient.När detta händer blir siffran sex glukoskol, som sitter utanför molekylens primära sexkantiga ring, omedelbart fosforylerad (dvs har en fosfatgrupp fäst vid den). Fosforyleringen av glukos gör molekylen glukos-6-fosfat (G6P) elektriskt negativ och därmed fångar den inuti cellen.
Efter ytterligare nio reaktioner och en investering av energi visas glykolysprodukterna: två molekyler av pyruvat (C3H8O6) plus ett par vätejoner och två NADH-molekyler, en "elektronbärare" som är avgörande för "nedströms" reaktioner av aerob andning, som förekommer i mitokondrier.
Glykolysekvation
Nettoekvationen för reaktionerna vid glykolys kan skrivas så här:
C6H12O6 + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+→ 2 C3H4O3 + 2 H+ + 2 NADH + 2 ATP
Här representerar Pi fritt fosfat och ADP står för adenosindifosfat, nukleotiden som fungerar som den direkta föregångaren till det mesta av ATP i kroppen.
Tidig glykolys: steg
Efter att G6P bildats i det första steget av glykolys under ledning av enzymet hexokinas, är molekylen omarrangerad utan förlust eller förstärkning av atomer till fruktos-6-fosfat, ett annat sockerderivat. Därefter fosforyleras molekylen igen, den här gången som nummer 1 kol. Resultatet är fruktos-1,6-bifosfat (FBP), ett dubbelt fosforylerat socker.
Även om detta steg kräver ett par ATP som en källa för de fosforyleringar som förekommer här, visas dessa inte i övergripande glykolysekvation eftersom de avbryts av två av de fyra ATP som producerades i andra delen av glykolys. Således innebär nettoproduktionen av två ATP verkligen en initial "buy-in" av två ATP för att producera fyra ATP totalt i slutet av processen.
Senare glykolys: steg
Den sex-kol, dubbelt fosforylerade FBP delas upp i ett par tre-kol, enbart fosforylerade molekyler, varav den ena omorganiserar sig snabbt i den andra. Således startar den andra delen av glykolys med produktionen av ett par glyceraldehyd-3-fosfat (GA3P) -molekyler.
Det är viktigt att allt som händer från och med denna tidpunkt fördubblas med avseende på den totala reaktionen. Eftersom varje molekyl av GA3P systematiskt ordnas om till pyruvat samtidigt som det resulterar i produktion av två ATP och en NAD, stiger den totala mängden med dubbelt så mycket. I slutet av glykolys står två pyruvat redo att skickas mot mitokondrier så länge som syre är närvarande.
- Om syre är begränsat, som vid intensiv träning, jäsning inträffar. Pyruvat omvandlas till laktat, vilket genererar tillräckligt med NAD + för att glykolys ska kunna fortsätta.