อะไรที่จำเป็นสำหรับ Glycolysis ที่จะเกิดขึ้น?

Glycolysis คือการหายใจ 10 ขั้นตอนของน้ำตาลกลูโคส วัตถุประสงค์ของ glycolysis คือการผลิตพลังงานเคมีสำหรับใช้โดยเซลล์ นักวิทยาศาสตร์ถือว่า glycolysis เป็นวิถีการหายใจในสมัยโบราณ เพราะสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อไม่มีออกซิเจน ซึ่งเป็นวิธีที่ช่วยให้การอยู่รอดของแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนในยุคก่อนกำเนิดออกซิเจนของโลก Earth บรรยากาศ.

Glycolysis ต้องใช้ส่วนผสมเฉพาะในการทำงาน ปัจจัยนำเข้าของไกลโคไลซิส ได้แก่ เซลล์ที่มีชีวิต เอนไซม์ กลูโคส และโมเลกุลการถ่ายเทพลังงาน นิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ (NAD+) และอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP)
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Glycolysis คืออะไร

Glycolysis ถูกใช้และมีอยู่ในเกือบทุกสิ่งมีชีวิตบนโลก เชื่อกันว่านี่เป็นหนึ่งในวิถีเมแทบอลิซึมแรกๆ ที่เกิดขึ้นบนโลก เนื่องจากมันไม่ต้องการออกซิเจน ซึ่งหาไม่ได้ในบรรยากาศยุคแรก

ไกลโคลิซิสเป็นขั้นตอนแรกในวิถีการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตหลายชนิด ซึ่งนำน้ำตาลมาเปลี่ยนให้เป็นพลังงานระดับเซลล์ที่ใช้งานได้ กระบวนการนี้จะเปลี่ยนน้ำตาล 6 คาร์บอนหนึ่งตัวเป็นไพรูเวต 2 ตัว, ATP 2 ตัว และโมเลกุล NADH 2 ตัว ทั้งหมด ซึ่งจะถูกใช้ในวิถีเมแทบอลิซึมต่อไป เช่น วัฏจักรของ Kreb การหมัก การออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน และ/หรือระดับเซลล์ การหายใจ

ข้อมูลพื้นฐานสำหรับ glycolysis คือน้ำตาล โดยปกติน้ำตาลที่ใช้คือกลูโคส แต่เอ็นไซม์สามารถเปลี่ยนน้ำตาลหกคาร์บอนอื่นๆ เช่น กาแลคโตสและ ฟรุกโตส เป็นสารขั้นกลางที่เข้าสู่เส้นทางไกลโคไลซิสปลายน้ำของจุดเริ่มต้นสำหรับ กลูโคส

พืชและออโตโทรฟอื่นๆ สร้างกลูโคสในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์และคาร์บอนไดออกไซด์ Heterotrophs ต้องกินน้ำตาลโดยการกินพืช autotrophs และแหล่งอาหารอื่น ๆ น้ำตาลมีอยู่ในอาหารหลากหลายประเภทโดยตรงหรือในรูปแบบแป้งและเซลลูโลส ซึ่งจะสลายตัวเป็นกลูโคส กลูโคสละลายในน้ำและด้วยความช่วยเหลือของเอ็นไซม์ จึงสามารถเคลื่อนย้ายเข้าหรือออกจากเซลล์ได้ง่าย ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นสัมพัทธ์ที่ด้านใดด้านหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์

เอนไซม์เป็นโปรตีนที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมี เอนไซม์ลดพลังงานที่จำเป็นในการขับเคลื่อนปฏิกิริยาโดยไม่ถูกใช้จนหมดกระบวนการ เอนไซม์ขนส่งกลูโคสช่วยให้เซลล์นำเข้ากลูโคส

เอนไซม์ตัวแรกภายในเส้นทางไกลโคไลซิสคือเฮกโซไคเนส ซึ่งจะแปลงกลูโคสเป็นกลูโคส-6-ฟอสเฟต (G6P) ขั้นตอนแรกนี้จะทำให้ความเข้มข้นของกลูโคสในเซลล์ลดลง ซึ่งช่วยให้กลูโคสเพิ่มเติมกระจายเข้าสู่เซลล์ ผลิตภัณฑ์ G6P ไม่แพร่กระจายออกจากเซลล์ในทันที ดังนั้น hexokinase จึงกักเก็บโมเลกุลกลูโคสไว้เพื่อใช้ในเซลล์ เอนไซม์อีกเก้าชนิดมีส่วนร่วมในไกลโคไลซิสโดยหนึ่งเอนไซม์ใช้ในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการ

เอทีพีเป็นโคเอ็นไซม์ที่เก็บ ขนส่ง และปล่อยพลังงานเคมีภายในเซลล์ โมเลกุล ATP ประกอบด้วยหมู่ฟอสเฟต 3 กลุ่ม โดยแต่ละกลุ่มมีพันธะพลังงานสูง ATP ให้พลังงานเคมีเมื่อเอนไซม์กำจัดหมู่ฟอสเฟตตั้งแต่หนึ่งกลุ่มขึ้นไป ในปฏิกิริยาย้อนกลับ เอ็นไซม์ใช้พลังงานเมื่อเติมฟอสเฟตไปยังสารตั้งต้น ส่งผลให้เกิดการผลิตเอทีพี

ไกลโคไลซิสต้องการโมเลกุล ATP สองโมเลกุลจึงจะเริ่มต้นได้ แต่จะสร้าง ATP สี่ตัวในขั้นตอนสุดท้าย โดยให้ผลผลิตสุทธิเท่ากับ 2 ATP

NAD+ เป็นโคเอ็นไซม์ออกซิไดซ์ที่รับอิเล็กตรอนและโปรตอนจากโมเลกุลอื่น สร้าง NADH ในรูปแบบรีดิวซ์ ในปฏิกิริยาย้อนกลับ NADH ทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ที่บริจาคอิเล็กตรอนและโปรตอนเมื่อถูกออกซิไดซ์กลับเข้าไปใน NAD+ NAD+ และ NADH ถูกใช้ในวิถีทางชีวเคมีที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึงไกลโคไลซิส ที่ต้องการตัวออกซิไดซ์หรือตัวรีดิวซ์

ไกลโคลิซิสต้องการ NAD+ สองโมเลกุลต่อโมเลกุลของกลูโคส ทำให้เกิด NADH สองตัว เช่นเดียวกับไฮโดรเจนไอออน 2 ตัว และน้ำ 2 โมเลกุล ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของไกลโคไลซิสคือไพรูเวต ซึ่งเซลล์สามารถเผาผลาญเพิ่มเติมเพื่อให้ได้พลังงานเพิ่มเติมจำนวนมาก