Inhoud
- Glycolyse versus cellulaire ademhaling
- Reagentia van glycolyse
- De eerste stappen van glycolyse: investeringsfase
- De laatste stappen van glycolyse: retourfase
- Producten van glycolyse
- Waar gaan glycolyseproducten naartoe?
glycolyse is de eerste stap die door alle levende cellen wordt gebruikt om energie uit een voedingsmolecuul te extraheren (in dit geval glucose, een zes-koolstof suiker). In sommige cellen, met name die van prokaryoten, is het ook de laatste stap, omdat deze cellen niet zijn uitgerust om cellulaire ademhaling (glycolyse plus de aerobe reacties die volgen in eukaryoten) volledig uit te voeren.
Glycolyse vindt plaats in het cytoplasma van cellen en resulteert in een netto winst van twee ATP (adenosine trifosaat, het nucleotide dat cellen gebruiken voor zijn energiebehoeften).
Er zijn in totaal 10 glycolysestappen, maar u hoeft niet alle 10 en hun bijbehorende enzymen te onthouden om een goed begrip van de route als geheel te hebben. Belangrijker dan het kennen van de serie reacties, is zich bewust zijn van de reactanten, de producten en de omstandigheden waaronder glycolyse zich ontvouwt.
Glycolyse versus cellulaire ademhaling
Vraag: Welke van de volgende zijn producten van cellulaire ademhaling?
A. glucose; B. Pyruvaat; C. Kooldioxide; D. Acetyl CoA
Het antwoord is C, alleen kooldioxide. Glucose is een reactant van cellulaire ademhaling (en van glycolyse, de eerste stap), terwijl de andere tussenproducten zijn die in totaal 36 tot 38 ATP aan glucose ontlenen zolang er zuurstof aanwezig is. Pyruvate is een product van glycolyse; Acetyl CoA wordt gemaakt van pyruvaat in de mitochondria, waar het vervolgens de Krebs-cyclus ingaat.
Reagentia van glycolyse
Glucose, met de formule C6H12O6, heeft een zes-atoom zeshoekige ring in het midden met vijf koolstofatomen en een zuurstofatoom. Bij het begin van glycolyse is het de enige reactant in het mengsel. Onderweg zijn echter fosfaatgroepen nodig voor de fosforyleringsstappen (d.w.z. de toevoeging van fosfaatgroepen aan glucosederivaten.
Bovendien vereisen de reacties een input van twee moleculen van NAD+, die tijdens glycolyse wordt omgezet in zijn gehydrogeneerde (gereduceerde) vorm.
De eerste stappen van glycolyse: investeringsfase
Glucose wordt gefosforyleerd wanneer het een cel binnenkomt door diffusie door het plasmamembraan. Het wordt dan herschikt tot een fructosederivaat en vervolgens een tweede keer gefosforyleerd om te leveren fructose-1,6-bisfosfaat. Deze twee fosforyleringsreacties vereisen de invoer van twee ATP, die wordt gehydrolyseerd tot ADP (adenosinedifosfaat) om dit mogelijk te maken.
Aan het einde van deze fase wordt het zes-koolstofmolecuul gesplitst in een paar drie-koolstofmoleculen. Daarom moeten de reactanten en producten in elke vanaf dit punt genoemde stap worden verdubbeld om een goede boekhouding van glycolyse als geheel te behouden.
De laatste stappen van glycolyse: retourfase
Met het tweede deel van glycolyse aan de gang, twee drie-koolstofmoleculen van glyceraldehyde-3-fosfaat worden omgezet in pyruvaat (C3H4O3) in een reeks stappen. Deze hebben allemaal betrekking op herschikkingen en een ervan omvat weer een andere fosforyleringsstap.
Ook in de retourfase twee moleculen NAD+ (nicotinamide adenine dinucleotide, een elektronendrager die later nodig is bij de reacties van aërobe ademhaling) worden omgezet in twee NADH en twee H+ (een waterstofion).
Uiteindelijk worden de twee fosfaatgroepen op elk van de twee drie koolstofmoleculen gebruikt om ATP te maken, wat betekent dat vier ATP in deze fase worden gegenereerd. Het aftrekken van de twee ATP die nodig zijn in de investeringsfase, is het duidelijk dat een totaal van twee ATP zijn tijdens glycolyse afgeleid van één molecuul glucose.
Producten van glycolyse
De volledige (netto) reactie van glycolyse wordt anders vermeld in verschillende bronnen, maar deze verschillen zijn een kwestie van de beslissing van de auteurs om bepaalde tussenproducten op te nemen als onderdeel van de netto reactie. Een nauwkeurige weergave is
C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD → 2 C3H4O6 + 2 ATP + 2 H + + 2 NADH
Hier is Pi anorganisch fosfaat, afgeleid van de bovengenoemde hydrolyse van ATP.
Waar gaan glycolyseproducten naartoe?
Het pyruvaat komt vervolgens in de mitochondriën, waar het wordt omgezet in acetyl CoA. Dit molecuul komt de Krebs-cyclus van aërobe ademhaling binnen en uiteindelijk, na de reacties van de elektronentransportketen, 36 tot 38 ATP worden gegenereerd uit een molecuul glucose tijdens het proces van cellulaire ademhaling, inclusief de twee ATP van glycolyse.