المحتوى
تحلل هي عملية الكيمياء الحيوية العالمية التي تحول المواد الغذائية (السكر ستة الكربون جلوكوز) إلى طاقة قابلة للاستخدام (ATP ، أو أدينوسين ثلاثي الفوسفات). يحدث تحلل السكر في السيتوبلازم في جميع الخلايا الحية ، ويظل يتدفق عبر مجموعة من الإنزيمات المحللة للدم المحددة.
في حين أن إنتاج الطاقة من تحلل السكر هو جزيء للجزيء ، أقل بكثير من ذلك المكتسب من التنفس الهوائي - جزيء ATP لكل جزيء جلوكوز يستهلك للتحلل الجليدي وحده مقابل 36 إلى 38 لكل تفاعلات التنفس الخلوي مجتمعة - هو مع ذلك واحد من معظم العمليات الطبيعية في كل مكان والتي يمكن الاعتماد عليها بمعنى أن جميع الخلايا تستخدمها ، حتى لو لم يكن جميعها يعتمد عليها فقط لتلبية احتياجاتها من الطاقة.
الكواشف ومنتجات تحلل السكر
تحلل السكر هو عملية لاهوائية ، وهذا يعني أنها لا تحتاج إلى الأكسجين. يجب الحرص على عدم الخلط بين "اللاهوائية" و "يحدث فقط في الكائنات اللاهوائية". يحدث تحلل السكر في السيتوبلازم في كل من الخلايا بدائية النواة والخلايا حقيقية النواة.
يبدأ عند الجلوكوز ، الذي يحتوي على الصيغة C6هيدروجين12O6 والكتلة الجزيئية من 180.156 غرام ، ينتشر في خلية من خلال غشاء البلازما أسفل التدرج تركيزه.
عندما يحدث هذا ، يصبح الكربون الذي يحتوي على نسبة ستة غلوكوز ، والذي يقع خارج الحلقة السداسية الأولية للجزيء ، على الفور عبارة عن فسفرة (على سبيل المثال ، مجموعة فوسفات مرتبطة به). إن فسفرة الجلوكوز تجعل جزيء الجلوكوز 6 فوسفات (G6P) سالبًا كهربائيًا وبالتالي يحبسه داخل الخلية.
بعد تسعة ردود فعل أخرى واستثمار في الطاقة ، تظهر منتجات تحلل السكر: جزيئان من البيروفات (C3هيدروجين8O6) بالإضافة إلى زوج من أيونات الهيدروجين وجزيئين من NADH ، "ناقل الإلكترون" الذي يعد حاسمًا في تفاعلات "التنفس" الهوائية التي تحدث في الميتوكوندريا.
معادلة تحلل السكر
يمكن كتابة المعادلة الصافية لتفاعلات انحلال السكر بالشكل التالي:
C6هيدروجين12O6 + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+→ 2 ج3هيدروجين4O3 + 2 ساعة+ + 2 NADH + 2 ATP
هنا ، تمثل Pi الفوسفات الحر و ADP لتقف على ثنائي فوسفات الأدينوزين ، النوكليوتيدات التي تعمل كسلائف مباشرة لمعظم الـ ATP في الجسم.
تحلل السكر في وقت مبكر: خطوات
بعد تشكيل G6P في الخطوة الأولى من انحلال السكر تحت اتجاه الانزيم هيكسوكينازيتم إعادة ترتيب الجزيء دون فقد أو كسب ذرات إلى الفركتوز 6 فوسفات ، وهو أحد مشتقات السكر الأخرى. بعد ذلك ، يتم الفسفرة مرة أخرى الجزيء ، وهذه المرة في الكربون رقم 1. والنتيجة هي الفركتوز 1.6 فوسفات (FBP) ، وهو سكر فسفوري مضاعف.
في حين أن هذه الخطوة تتطلب زوجًا من ATP كمصدر للتفسفرات التي تحدث هنا ، إلا أنها لا تظهر في معادلة التحلل الكلي لأنها قد تم إلغاؤها من قِبل اثنين من ATP الأربعة المنتجة في الجزء الثاني من التحلل. وبالتالي فإن صافي إنتاج اثنين من ATP يعني حقًا "شراء" أولي لـ ATP لإنتاج أربعة ATP بالكامل في نهاية العملية.
تحلل في وقت لاحق: خطوات
يتم تقسيم FBP بستة فوسفات مضاعف الكربون إلى زوج من جزيئات فوسفورية ثلاثية الكربون ، واحدة منها تعيد ترتيب نفسها بسرعة إلى أخرى. وهكذا يبدأ الجزء الثاني من تحلل السكر بإنتاج زوج من جزيئات glyceraldehyde-3-phosphate (GA3P).
الأهم من ذلك ، كل ما يحدث من هذه النقطة إلى الأمام يتضاعف فيما يتعلق برد الفعل الشامل. وبالتالي ، حيث يتم إعادة ترتيب كل جزيء من GA3P بشكل منهجي إلى البيروفات بينما ينتج عنه إنتاج اثنين من ATP و NAD ، يرتفع العدد الإجمالي بمقدار ضعف ذلك. في نهاية انحلال السكر ، يقف اثنان من البيروفات على أهبة الاستعداد لإرسالهما نحو الميتوكوندريا طالما يوجد الأكسجين.