Vad är det ultimata slutresultatet av glykolys?

Hur cellerna i en levande sak extraherar energi från bindningarna i organiska molekyler beror på vilken typ av organism som studeras.

Prokaryoter (Bakterierna och Archaea-domänerna) är begränsade till anaerob andning eftersom de inte kan använda syre. Eukaryoter (domänen Eukaryota, som inkluderar djur, växter, protis och svampar) införlivar syre i dem metaboliska processer och som ett resultat kan erhålla mycket mer adenosintrifosfat (ATP) per bränslemolekyl som kommer in i systemet.

Alla celler använder emellertid tiostegsserien av reaktioner som gemensamt kallas glykolys. I prokaryoter är detta vanligtvis det enda sättet att få ATP, den så kallade "energivaluta" för alla celler.

I eukaryoter är det första steget i cellulär andning, som också inkluderar två aeroba vägar: Krebs cyklar och den elektron transport kedja.

Den kombinerade slutprodukten av glykolys är två molekyler av pyruvat per molekyl glukos som kommer in i processen, plus två molekyler av ATP och två av NADH, en så kallad högenergi-elektronbärare.

Den fullständiga nettoreaktionen av glykolys är:

C₆H₁₂O₆ + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 P → 2 CH₃(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

Etiketten "nät" är kritisk här, för i verkligheten två ATP behövs i den första delen av glykolys för att skapa de förutsättningar som krävs för den andra delen, där fyra ATP genereras för att få den totala balansräkningen till ett plus-två i ATP-kolumnen.

Varje steg i glykolys katalyseras av ett visst enzym, vilket är vanligt för alla cellulära metaboliska reaktioner. Inte bara påverkas varje reaktion av ett enzym, utan varje enzym som är inblandat är specifikt för den aktuella reaktionen. Därför finns det ett en-till-ett-reaktant-enzymförhållande på plats.

Glykolys är vanligtvis uppdelad i två faser som indikerar det involverade energiflödet.

Investeringsfas: De första fyra glykolysreaktionerna innefattar fosforylering av glukos efter det att det kommer in i cellcytoplasman; omorganisationen av denna molekyl till ett annat sexkolssocker (fruktos); fosforyleringen av denna molekyl vid ett annat kol för att ge en förening med två fosfatgrupper; delningen av denna molekyl i ett par trekol-mellanprodukter, var och en med sin egen fosfatgrupp fäst.

Utdelningsfas: En av de två fosfatbärande trekolföreningarna som skapas vid uppdelning av fruktos-1,6-bisfosfat, dihydroxiacetonfosfat (DHAP), är omvandlas till det andra, glyceraldehyd-3-fosfat (G3P), vilket innebär att två molekyler av G3P existerar i detta skede för varje glukosmolekyl som kommer in glykolys.

Därefter fosforyleras dessa molekyler, och i de följande stegen skalas fosfaterna av och används för att skapa ATP när trekolmolekylerna omarrangeras till pyruvat. Längs vägen genereras två NADH från NAD⁺, en per trekolmolekyl.

Således är nätreaktionen ovan tillfredsställd och du kan nu med säkerhet svara på frågan "Vid slutet av glykolys, vilka molekyler erhålls?"

I närvaro av syre i eukaryota celler förflyttas pyruvat till de organeller som kallas mitokondrier, som handlar om aerob andning. Pyruvat avyttras av ett kol, som lämnar processen i form av avfallsprodukten koldioxid (CO₂och lämnades kvar som actetylkoenzym A.

Krebs cykel: I den mitokondriella matrisen kombineras acetyl CoA med fyrkolföreningen oxaloacetat för att ge sexkolmolekylcitratet. Denna molekyl delas tillbaka ner till oxaloacetat, med förlusten av två CO₂ och vinsten med en ATP, tre NADH och en FADH₂ (en annan elektronbärare) per cykelvarv.

Detta innebär att du måste fördubbla dessa siffror för att ta hänsyn till det faktum att två acetyl CoA kommer in i Krebs cyklar per molekyl glukos som kommer in i glykolys.

Elektron transport kedja: I dessa reaktioner, som inträffar på det mitokondriella membranet, kommer väteatomerna (elektronerna) från de ovannämnda elektronbärarna avlägsnas från deras bärarmolekyler som används för att driva syntesen av en hel del ATP, cirka 32 till 34 per "uppströms" glukos molekyl.