De glycolysis innehåller hos människor och i nästan alla flercelliga organismer en biokatalytiskt kontrollerad nedbrytning av enkla sockerarter som D-glukos.
Processen för nedbrytning och omvandling av glukos till pyruvat sker i tio på varandra följande steg och kan ske lika under aeroba och anaeroba förhållanden.
Glykolys används för att generera energi, och pyruvat utgör ett första preliminära steg för biokemisk syntes av vissa ämnen. Fördelningen av kolhydrater av högre kvalitet (flera sockerarter) går också genom glykolys efter att ha delats upp i enkla sockerarter.
Vad är glykolys?
Glykolys är en central metabolisk process för nedbrytning av den enkla D-glukosens socker och sker inom cellerna i cytosolen, den flytande delen av cellplasma. Nedbrytningsprocessen äger rum i 10 på varandra följande enzymatiskt kontrollerade enskilda steg. Slutprodukterna av den totala balansen från glykolys per glukosmolekyl är 2 pyruvatmolekyler, 2 ATP-nukleotider och 2 NADH-nukleotider.
De 10 enskilda stegen kan delas upp i två faser, beredningsfasen från steg 1 till steg 5 och amorteringsfasen från steg 6 till 10. Beredningsfasen är energiskt negativ för metabolismen, så att energi i form av 2 ATP måste tillföras. Endast amorteringsfasen är energiskt positiv, så att det i balans finns en energivinst i form av 2 ATP-nukleotider och 2 NADH-nukleotider.
I de första två stegen av glykolys överförs 2 fosfatgrupper till glukosen, som kommer från 2 ATP-nukleotider (adenosintrifosfat) och som därmed omvandlas till ADP-nukleotider (adenosindifosfat).
Medan glykolysen fram till bildningen av pyruvat är oberoende av huruvida oxiska (aeroba) eller anoxiska (anaeroba) förhållanden råder, beror den ytterligare metabolismen av pyruvatet på om syre är tillgängligt eller inte. Emellertid tillhör strikt sett de ytterligare nedbrytnings- och omvandlingsprocesserna inte längre till glykolys.
Funktion & uppgift
Glykolys är en av de viktigaste och mest frekventa metaboliska processerna som sker inom en cell. Glykolysens uppgift och funktion består i den enkla socker D-glukosens energiska och materiella metabolism.
ATP, som erhålls som en del av energimetabolismen med tillsats av energi och överföring av en fosfatgrupp till en ADP-nukleotid, fungerar som en energibärare och energileverantör. Rutten via ATP har fördelen att energin lagras kort och inte går förlorad genom värmeavledning. Dessutom kan ATP föras till den plats där energin behövs över korta avstånd.
Den energiskt positiva glykolysen ger också cellen pyruvat. Det kan antingen införas i citronsyrecykeln och den efterföljande andningskedjan genom att "konsumera" syre under oxiska förhållanden i mitokondrierna i cellerna för ytterligare energiproduktion, eller så kan den användas som utgångsmaterial för syntesen av de nödvändiga ämnena.
De viktigaste nedbrytningsprodukterna i citronsyrecykeln är CO2 (koldioxid) och H2O (vatten). Energin som frigörs under oxidationsprocessen används i andningskedjan för att fosforylera ADP till ATP och lagras därför under en kort tid.
Den fullständiga nedbrytningen av glukos till vatten och koldioxid med tillsats av syre är energiskt mer produktiv, men har nackdelen att det endast kan ske under oxiska förhållanden, dvs under förhållanden under vilka molekylärt syre finns tillgängligt i tillräckliga mängder. När skelettmusklerna kräver hög prestanda är syretillförseln till muskelcellerna för långsam så att de måste dra nödvändig energi från glykolys.
En annan fördel med glykolys är dess höga processhastighet, som många gånger är omvandlingshastigheten inom citronsyracykeln.
Sjukdomar och sjukdomar
Glykolys förkroppsligar en av de äldsta och mest stabila metaboliska processerna hos levande organismer i evolutionära termer. Glykolys utvecklades antagligen som en av de grundläggande metabola processerna för 3,5 miljarder år sedan, långt innan utvecklingen av flercelliga organismer, eftersom alla organismer kan glykolys och använder den för att generera energi.
Endast några få störningar eller sjukdomar är kända som uttryckligen är associerade med en glykolysstörning. Störningar i glykolysprocessen leder främst till allvarliga effekter på de röda blodkropparna (erytrocyter).
Eftersom de inte innehåller mitokondrier, förlitar de sig på energiförsörjningen genom glykolys. Om energiförsörjningen störs inträffar hemolys, dvs erytrocytens membran upplöses och hemoglobinet passerar direkt in i serumet. Det finns vanligtvis en brist i enzymet pyruvat-kinas, så att glykolysprocessen avbryts.
En annan orsak som leder till liknande symptom kan hittas i erytrocyterna själva om de inte har det nödvändiga enzymet KKR (isoenzym av pyruvat-kinas).
Taruis sjukdom (Tarui sjukdom) är en av få sjukdomar som direkt stör störningen av glykolysprocessen. Det är en glykogenlagringssjukdom. Överskott av glukos i blodserumet omvandlas tillfälligt av kroppen till polymert socker (glykogen), som senare omvandlas tillbaka till glukos vid behov för att metaboliseras via glykolys.
När det gäller Tarui-sjukdomen leder en ärftlig genetisk defekt till en brist på fosfofruktokinas, ett enzym som orsakar fosforylering och omvandling av glukos till fruktos-1,6-bifosfat (tredje steget i glykolys). Enzymbristen gör att glykolys avbryts så att skelettmusklerna inte får ordentligt energi.Smärtsamma muskelspasmer och hemolytisk anemi, det röda blodkroppsmembranet bryts ned, utvecklas.
