Гликолизата включва биокаталитично контролирано разграждане на прости захари като D-гликоза при хората и в почти всички многоклетъчни организми. Процесът на разграждане и преобразуване на гликоза да се пируват се среща в десет последователни стъпки и може да се случи както при аеробни, така и при анаеробни условия. Гликолизата се използва за производство на енергия и пируват осигурява първоначален предшественик за биохимичния синтез на определени вещества. Разбивката от по-висок ред въглехидрати (полизахариди) също претърпява гликолиза, след като се разгради до прости захари.
Какво е гликолиза?
Гликолизата е централен метаболитен процес за разграждането на прости захар D-гликоза и се среща в клетките в цитозола, течната част на клетъчната плазма. Гликолизата е централен метаболитен процес за разграждането на прости захар D-глюкоза и се осъществява в клетките в цитозола, течната част на клетъчната плазма. Процесът на разграждане протича в 10 последователни ензимно контролирани отделни стъпки. Крайните продукти от общия брой баланс от гликолизата на молекула глюкоза са 2 пируват молекули, 2 ATP нуклеотида и 2 NADH нуклеотида. 10-те отделни стъпки могат да бъдат разделени на две фази, фазата на подготовка от стъпка 1 до стъпка 5 и фазата на амортизация от стъпка 6 до 10. Фазата на подготовка е енергийно отрицателна за метаболизма, така че енергията трябва да се доставя под формата 2 ATP. Само амортизационната фаза е енергийно положителна, което води до нетна енергийна печалба под формата на 2 ATP нуклеотида и 2 NADH нуклеотида. Във всяка от първите две стъпки на гликолиза, 2 фосфат групи се прехвърлят към глюкозата, получена от 2 АТФ нуклеотида (аденозин трифосфат), които по този начин се превръщат в ADP нуклеотиди (аденозин дифосфат). Докато гликолизата до образуването на пируват е независима от това дали преобладават оксични (аеробни) или аноксични (анаеробни) условия, по-нататъшният метаболизъм на пирувата зависи от това дали кислород е наличен или не. Строго погледнато, процесите на по-нататъшно разграждане и преобразуване вече не са част от гликолизата.
Функция и задача
Гликолизата е един от най-важните и често срещани централни метаболитни процеси, които се случват в клетката. Задачата и функцията на гликолизата е енергийното и материалното метаболизиране на простото захар D-глюкоза. Носителят на енергия и доставчик на енергия в този процес е АТФ, който се получава в хода на енергиен метаболизъм чрез доставяне на енергия и пренос a фосфат група до ADP нуклеотид. Маршрутът през ATP има предимството, че енергията се съхранява за кратко време и не се губи от разсейването на топлината. Освен това АТФ може да се транспортира на къси разстояния до мястото, където в момента е необходима енергията. Енергийно-положителната гликолиза допълнително осигурява на клетката пируват. Той може да бъде въведен в цитратния цикъл и последващата дихателна верига при „консумация“ на кислород при оксидни условия в митохондрии на клетките за по-нататъшно производство на енергия, или може да се използва като изходен материал за синтеза на необходимите вещества. В цитратния цикъл CO2 (въглероден диоксид) и H2O (вода) се произвеждат като основни продукти за разграждане. Енергията, отделена по време на процеса на окисление, се използва в дихателната верига за фосфорилиране на ADP до ATP и по този начин се съхранява за кратко време. Пълното разграждане на глюкозата до вода намлява въглероден диоксид с добавка на кислород е по-енергийно продуктивен, но има недостатъка, че може да се осъществи само при оксидни условия, т.е. при условия, при които молекулярният кислород е на разположение в достатъчни количества. Когато се изисква скелетна мускулатура за изпълнение на високи нива, доставянето на кислород до мускулните клетки е твърде бавно, така че те трябва да черпят необходимата енергия от гликолизата. Друго предимство на гликолизата се крие във високата скорост на процеса, която достига кратно на скоростта на превръщане в цитратния цикъл.
Болести и неразположения
Гликолизата олицетворява един от най-старите и стабилни метаболитни процеси на живите организми в еволюционната история. Вероятно гликолизата се е развила като един от основните метаболитни процеси още преди 3.5 милиарда години, много преди развитието на многоклетъчни организми, тъй като всички живи организми са способни на гликолиза и я използват за производство на енергия. Има само няколко известни нарушения или заболявания, които са изрично причинно свързани с нарушение на гликолизата. Нарушения в хода на гликолизата предимно олово до сериозни ефекти на червено кръв клетки (еритроцити). Защото те не съдържат митохондрии, те зависят от доставката на енергия чрез гликолиза. Ако доставката на енергия е нарушена, настъпва хемолиза, т.е. мембраните на еритроцити разтварят и хемоглобин преминава директно в серума. Обикновено има дефицит на ензима пируват киназа, така че процесът на гликолиза се прекъсва. Друга причина, водеща до подобни симптоми, може да се дължи на еритроцити самите те, ако нямат достатъчно необходимия ензим KKR (изоензим на пируват киназа). Болестта на Таруи (болестта на Таруи) е едно от малкото заболявания, които причиняват пряко нарушение в процеса на гликолиза. Това е заболяване за съхранение на гликоген. Излишък от глюкоза в кръв серумът временно се превръща от тялото в полимерни захари (гликоген), който по-късно се превръща обратно в глюкоза, когато е необходимо да се метаболизира (метаболизира) чрез гликолиза. В случай на болест на Tarui, поради наследствен генетичен дефект, има дефицит на фосфофруктокиназа, ензим, който причинява фофорилирането и превръщането на глюкозата в фруктоза-1,6-бифосфат (3-ти етап в рамките на гликолизата). Дефицитът на ензими причинява прекъсване на гликолизата, така че скелетните мускули не се снабдяват правилно с енергия. Болезнени мускулни спазми и хемолитични анемия, разтваряне на мембраната на червено кръв клетки, възникват.
