Πώς εμφανίζεται η γλυκόλυση;

Περιεχόμενο

• Αντιδραστήρια και Προϊόντα Γλυκόλυσης
• Εξίσωση Γλυκόλυσης
• Πρόωρη Γλυκόλυση: Βήματα
• Αργότερα Γλυκόλυση: Βήματα

Γλυκόλυση είναι η καθολική βιοχημική διαδικασία που μετατρέπει μια θρεπτική ουσία (το ζάχαρο των έξι ατόμων άνθρακα γλυκόζη) σε χρησιμοποιήσιμη ενέργεια (ΑΤΡ ή τριφωσφορική αδενοσίνη). Η γλυκόλυση λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα όλων των ζωντανών κυττάρων, που διατηρούνται σε επαφή με μια αναταραχή συγκεκριμένων γλυκολυτικών ενζύμων.

Ενώ η ενεργειακή απόδοση της γλυκόλυσης είναι μόριο για το μόριο, πολύ μικρότερη από αυτή που αποκτήθηκε από την αερόβια αναπνοή - δύο ATP ανά μόριο γλυκόζης που καταναλώνονται μόνο για γλυκόλυση έναντι 36 έως 38 για όλες τις αντιδράσεις κυτταρικής αναπνοής συνδυασμένες - είναι ωστόσο οι περισσότερες πανταχού παρούσες και αξιόπιστες διεργασίες με την έννοια ότι όλες οι κυψέλες το χρησιμοποιούν, έστω και αν δεν μπορούν όλοι να στηριχθούν αποκλειστικά σε αυτό για τις ενεργειακές τους ανάγκες.

Αντιδραστήρια και Προϊόντα Γλυκόλυσης

Η γλυκόλυση είναι μια αναερόβια διαδικασία, που σημαίνει ότι δεν απαιτεί οξυγόνο. Προσέξτε να μην συγχέεται "αναερόβια" με "εμφανίζεται μόνο στους αναερόβιους οργανισμούς". Η γλυκόλυση λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα τόσο των προκαρυωτικών όσο και των ευκαρυωτικών κυττάρων.

Αρχίζει όταν η γλυκόζη, η οποία έχει τον τύπο C₆H₁₂Ο₆ και μία μοριακή μάζα 180,156 γραμμάρια, διαχέεται σε ένα κύτταρο μέσω της μεμβράνης του πλάσματος με τη βαθμίδα συγκέντρωσης.

Όταν συμβαίνει αυτό, ο άνθρακας γλυκόζης αριθ. Έξι, ο οποίος κάθεται εκτός του πρωτεύοντος εξαγωνικού δακτυλίου του μορίου, αμέσως φωσφορυλιώνεται (δηλ. Έχει προσδεθεί μια φωσφορική ομάδα). Η φωσφορυλίωση της γλυκόζης καθιστά το μόριο γλυκόζη-6-φωσφορικό (G6P) ηλεκτρικά αρνητικό και έτσι το παγιδεύει μέσα στο κύτταρο.

Μετά από άλλες εννέα αντιδράσεις και επένδυση ενέργειας, εμφανίζονται τα προϊόντα της γλυκόλυσης: δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος (C₃H₈Ο₆) συν ένα ζεύγος ιόντων υδρογόνου και δύο μόρια NADH, έναν "φορέα ηλεκτρονίων" που είναι κρίσιμος για τις "κατάντη" αντιδράσεις αερόβιας αναπνοής που συμβαίνουν στα μιτοχόνδρια.

Εξίσωση Γλυκόλυσης

Η καθαρή εξίσωση για τις αντιδράσεις της γλυκόλυσης μπορεί να γραφεί ως εξής:

ντο₆H₁₂Ο₆ + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD⁺→ 2 C₃H₄Ο₃ + 2 Η⁺ + 2 NADH + 2 ΑΤΡ

Εδώ, το Pi αντιπροσωπεύει ελεύθερο φωσφορικό άλας και το ADP σημαίνει διφωσφορική αδενοσίνη, το νουκλεοτίδιο που χρησιμεύει ως ο άμεσος πρόδρομος του περισσότερου από το ΑΤΡ στο σώμα.

Πρόωρη Γλυκόλυση: Βήματα

Αφού σχηματιστεί το G6P στο πρώτο στάδιο της γλυκόλυσης υπό την κατεύθυνση του ενζύμου εξοκινάση, το μόριο επαναδιατάσσεται χωρίς απώλεια ή κέρδος ατόμων σε φρουκτόζη-6-φωσφορικό, ένα άλλο παράγωγο σακχάρου. Στη συνέχεια, το μόριο φωσφορυλιώνεται και πάλι, αυτή τη φορά στον αριθμό-1 άνθρακα. Το αποτέλεσμα είναι η 1,6-διφωσφορική φρουκτόζη (FBP), μια διπλά φωσφορυλιωμένη ζάχαρη.

Ενώ αυτό το βήμα απαιτεί ένα ζεύγος ΑΤΡ ως πηγή των φωσφορυλιώσεων που εμφανίζονται εδώ, αυτές δεν εμφανίζονται στη γενική εξίσωση γλυκόλυσης επειδή ακυρώνονται από δύο από τις τέσσερις ΑΤΡ που παράγονται στο δεύτερο μέρος της γλυκόλυσης. Έτσι, η καθαρή παραγωγή δύο ATP σημαίνει πραγματικά ένα αρχικό "buy-in" δύο ATP να παράγει τέσσερα ATP σε όλα στο τέλος της διαδικασίας.

Αργότερα Γλυκόλυση: Βήματα

Η διπλά φωσφορυλιωμένη FBP των έξι-άνθρακα διαιρείται σε ένα ζεύγος φωσφορυλιωμένων μορίων τριών ατόμων άνθρακα, ένα από τα οποία αναδιατάσσεται γρήγορα στην άλλη. Έτσι, το δεύτερο μέρος της γλυκόλυσης ξεκινάει με την παραγωγή ενός ζεύγους μορίων γλυκεραλδεΰδης-3-φωσφορικού (GA3P).

Είναι σημαντικό ότι όλα όσα συμβαίνουν από αυτό το σημείο προς τα εμπρός διπλασιάζονται σε σχέση με τη συνολική αντίδραση. Επομένως, καθώς κάθε μόριο του GA3P αναδιατάσσεται συστηματικά σε πυροσταφυλικό ενώ οδηγεί στην παραγωγή δύο ΑΤΡ και ενός NAD, το συνολικό ποσό αυξάνεται κατά δύο φορές. Στο τέλος της γλυκόλυσης, δύο πυροσταφυλάκια είναι έτοιμα για αποστολή προς τα μιτοχόνδρια όσο υπάρχει οξυγόνο.