Что такое гликолиз? - коротко
Гликолиз — это последовательность ферментативных реакций, в ходе которых одна молекула глюкозы превращается в две молекулы пирувата с образованием небольшого количества АТФ и НАДН. Процесс происходит в цитоплазме клетки и не требует кислорода.
Что такое гликолиз? - развернуто
Гликолиз — это последовательность химических реакций, в ходе которых одна молекула глюкозы (шестиуглеродного сахара) преобразуется в две молекулы пирувата, при этом высвобождается энергия в виде аденозинтрифосфата (АТФ) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДН). Процесс происходит в цитоплазме клетки и не требует участия кислорода, поэтому он способен протекать как в аэробных, так и в анаэробных условиях.
Первый этап гликолиза включает подготовительные реакции, в результате которых глюкоза активируется за счёт фосфорилирования. Потребуется две молекулы АТФ, которые отдают свои фосфатные группы ферменту гексокиназы и фосфофруктокиназе‑1. После этого полученный фруктозо‑1,6‑бисфосфат расщепляется на две трёхуглеродные молекулы: диоксиацетонфосфат и глицеральдегид‑3‑фосфат. Диоксиацетонфосфат быстро изомеризуется в глицеральдегид‑3‑фосфат, и на этом этапе образуются две одинаковые цепочки, которые проходят дальше независимо друг от друга.
Вторая часть гликолиза охватывает энергообразующие реакции. Каждый глицеральдегид‑3‑фосфат окисляется, при этом образуется NADH, а также присоединяется неорганический фосфат, образуя 1,3‑бисфосфоглицерат. Затем фосфатная группа передаётся на АДФ, образуя АТФ (субстратное фосфорилирование). Последующие превращения приводят к образованию 3‑фосфоглицерина, 2‑фосфоглицерина и, наконец, пирувата. На этом этапе из каждой исходной молекулы глюкозы синтезировано в общей сложности четыре молекулы АТФ, однако две из них были затрачены на подготовительном этапе, так что чистый энергетический доход составляет два АТФ. Кроме того, образуется две молекулы NADH, которые могут быть использованы в последующих окислительных процессах, если в клетке присутствует кислород.
Кратко о ключевых ферментах, участвующих в гликолизе:
- гексокиназа (или глюкокиназа) – фосфорилирует глюкозу;
- фосфофруктокиназа‑1 – регулируемый фермент, отвечающий за второй фосфорильный шаг;
- альдолаза – расщепляет фруктозо‑1,6‑бисфосфат;
- триозофосфат изомераза – преобразует диоксиацетонфосфат в глицеральдегид‑3‑фосфат;
- глицеральдегид‑3‑фосфатдегидрогеназа – генерирует NADH и 1,3‑бисфосфоглицерат;
- фосфоглицераткиназа и фосфоглицератмутаза – обеспечивают образование АТФ и переход к 3‑фосфоглицерину;
- энолаза – образует фосфоэнолпируват;
- пируваткиназа – окончательный шаг, в результате которого образуется пируват и ещё одна молекула АТФ.
Гликолиз представляет собой универсальный метаболический путь, присутствующий у почти всех живых организмов, от простейших бактерий до высших млекопитающих. Его способность обеспечивать быстрый приток энергии без необходимости кислорода делает его незаменимым в условиях интенсивной мышечной работы, при гипоксии, а также в тканях, где окислительное фосфорилирование ограничено. При наличии кислорода пируват, полученный в результате гликолиза, может быть окислен в митохондриях, что значительно увеличивает общий энергетический выход клетки.