The Glikoliza vsebuje človeka in skoraj vse večcelične organizme biokatalitično nadzorovano razgradnjo preprostih sladkorjev, kot je D-glukoza.
Proces razgradnje in pretvorbe glukoze v piruvat poteka v desetih zaporednih korakih in lahko poteka enako v aerobnih in anaerobnih pogojih.
Glikoliza se uporablja za pridobivanje energije, piruvat pa je prva predhodna faza za biokemično sintezo nekaterih snovi. Razpad visokokakovostnih ogljikovih hidratov (več sladkorjev) gre tudi skozi glikolizo, potem ko se razgradi na enostavne sladkorje.
Kaj je glikoliza?
Glikoliza je osrednji presnovni proces za razgradnjo preproste sladkorne D-glukoze in poteka znotraj celic v citosolu, tekočem delu celične plazme. Proces razgradnje poteka v 10 zaporednih encimsko nadzorovanih posameznih korakih. Končni produkti skupnega ravnovesja iz glikolize na molekulo glukoze so 2 molekuli piruvata, 2 nukleotida ATP in 2 nukleotida NADH.
10 posameznih korakov lahko razdelimo na dve fazi, pripravljalno fazo iz koraka 1 na stopnjo 5 in amortizacijsko fazo od koraka 6 do 10. Pripravljalna faza je energijsko negativna za presnovo, tako da je treba dovajati energijo v obliki 2 ATP. Le amortizacijska faza je energetsko pozitivna, tako da se ravnotežje pridobi z energijo v obliki 2 nukleotidov ATP in 2 nukleotida NADH.
V prvih dveh stopnjah glikolize se v glukozo preneseta 2 fosfatni skupini, ki izhajata iz 2 ATP nukleotidov (adenozin trifosfat) in se s tem pretvorita v nukleotide ADP (adenozin-difosfat).
Medtem ko je glikoliza do nastanka piruvata neodvisna od tega, ali prevladujejo oksi (aerobni) ali anoksični (anaerobni) pogoji, je nadaljnja presnova piruvata odvisna od tega, ali je kisik na voljo ali ne. Vendar, strogo gledano, nadaljnji procesi razpada in pretvorbe ne spadajo več v glikolizo.
Funkcija in naloga
Glikoliza je eden najpomembnejših in najpogostejših centralnih presnovnih procesov, ki potekajo znotraj celice. Naloga in funkcija glikolize je sestavljena iz energijske in materialne presnove preproste sladkorne D-glukoze.
ATP, ki ga dobimo kot del energijskega metabolizma z dodatkom energije in prenosom fosfatne skupine v nukleotid ADP, služi kot nosilec energije in dobavitelj energije. Prednost preko ATP ima to prednost, da se energija na kratko shrani in se z odvajanjem toplote ne izgubi. Poleg tega se lahko ATP pripelje do mesta, kjer je potrebna energija na kratkih razdaljah.
Energijsko pozitivna glikoliza daje celici tudi piruvat. Lahko ga vnesemo v cikel citronske kisline in kasnejšo dihalno verigo, tako da v ožjih pogojih v mitohondrijih celic porabimo kisik za nadaljnjo tvorbo energije ali pa ga uporabimo kot izhodni material za sintezo potrebnih snovi.
Glavni proizvodi razgradnje v ciklu citronske kisline so CO2 (ogljikov dioksid) in H2O (voda). Energija, ki se sprosti med oksidacijskim postopkom, se v dihalni verigi porabi za fosforilacijo ADP v ATP in se zato shrani za kratek čas.
Popolna razgradnja glukoze na vodo in ogljikov dioksid z dodatkom kisika je sicer energetsko bolj produktivna, vendar ima to pomanjkljivost, da lahko poteka le v oksi pogojih, to je pod pogoji, pod katerimi je molekulski kisik na voljo v zadostnih količinah. Kadar so potrebne visoke zmogljivosti skeletnih mišic, je dovajanje kisika v mišične celice prepočasno, tako da morajo črpati potrebno energijo iz glikolize.
Druga prednost glikolize je visoka hitrost procesa, ki je večkratna hitrost pretvorbe znotraj cikla citronske kisline.
Bolezni in bolezni
Glikoliza pooseblja enega najstarejših in najbolj stabilnih presnovnih procesov živih organizmov v evolucijskem smislu. Glikoliza je bila verjetno razvita kot eden osnovnih presnovnih procesov pred 3,5 milijarde let, že veliko pred razvojem večceličnih organizmov, ker so vsi organizmi sposobni glikolize in jo uporabljajo za pridobivanje energije.
Znanih je le nekaj motenj ali bolezni, ki so izrecno povezane z motnjo glikolize. Motnje v procesu glikolize vodijo predvsem do resnih učinkov na rdeče krvne celice (eritrocite).
Ker ne vsebujejo mitohondrijev, se zanašajo na oskrbo z energijo z glikolizo. Če je oskrba z energijo motena, pride do hemolize, to je, da se membrane eritrocitov raztopijo, hemoglobin pa preide neposredno v serum. Običajno je pomanjkanje encima piruvat kinaza, tako da se proces glikolize prekine.
Drugi vzrok, ki vodi do podobnih simptomov, lahko najdemo v samih eritrocitih, če nimajo potrebnega encima KKR (izoencima piruvat kinaze).
Taruijeva bolezen (Taruijeva bolezen) je ena redkih bolezni, ki neposredno moti proces glikolize. Gre za bolezen skladiščenja glikogena. Presežek glukoze v krvnem serumu telo začasno pretvori v polimerni sladkor (glikogen), ki se kasneje po potrebi pretvori nazaj v glukozo, da se lahko presnovi z glikolizo.
V primeru bolezni Tarui dedna genetska napaka vodi v pomanjkanje foshofruktokinaze, encima, ki povzroči fosforilacijo in pretvorbo glukoze v fruktozo-1,6-bifosfat (3. korak pri glikolizi). Pomanjkanje encima povzroči prekinitev glikolize, tako da skeletne mišice niso pravilno oskrbljene z energijo.Razvijajo se boleči mišični krči in hemolitična anemija, razgradi se membrana rdečih krvnih celic.
