Glikolīze ietver biokatalitiski kontrolētu vienkāršo cukuru, piemēram, D-glikoze cilvēkiem un gandrīz visos daudzšūnu organismos. Degradācijas un pārveidošanās process glikoze uz piruvāts notiek desmit secīgos posmos un var notikt gan aerobos, gan anaerobos apstākļos. Glikolīzi izmanto enerģijas ražošanai, un piruvāts nodrošina sākotnēju prekursoru noteiktu vielu bioķīmiskajai sintēzei. Augstākas kārtas sadalījums ogļhidrāti (polisaharīdi) pēc sadalīšanas vienkāršos cukuros arī veic glikolīzi.
Kas ir glikolīze?
Glikolīze ir centrālais vielmaiņas process vienkāršo sadalīšanai cukurs D-glikoze un notiek citosola šūnās, šūnas plazmas šķidrajā daļā. Glikolīze ir centrālais vielmaiņas process vienkāršo sadalīšanai cukurs D-glikoze un notiek šūnās citozolā, šūnas plazmas šķidrajā daļā. Noārdīšanās process notiek 10 secīgos enzīmu kontrolētos atsevišķos posmos. Galaprodukti no kopējā daudzuma līdzsvarot no glikolīzes uz vienu glikozes molekulu ir 2 piruvāts molekulas, 2 ATP nukleotīdi un 2 NADH nukleotīdi. 10 atsevišķos posmus var iedalīt divās fāzēs: sagatavošanās posmā no 1. līdz 5. solim un amortizācijas fāzē no 6. līdz 10. solim. Sagatavošanās fāze ir enerģētiski negatīva metabolismam, tāpēc enerģija jāpiegādā 2 ATP. Tikai amortizācijas fāze ir enerģētiski pozitīva, kā rezultātā rodas tīrais enerģijas pieaugums 2 ATP nukleotīdu un 2 NADH nukleotīdu veidā. Katrā no pirmajiem diviem glikolīzes posmiem fosfāts grupas tiek pārnestas uz glikozi, kas iegūta no 2 ATP nukleotīdiem (adenozīns trifosfāts), kas tādējādi tiek pārveidoti par ADP nukleotīdiem (adenozīna difosfāts). Kaut arī glikolīze līdz piruvāta veidošanai nav atkarīga no tā, vai dominē skābekļa (aerobie) vai anoksiskie (anaerobie) apstākļi, turpmāka piruvāta vielmaiņa ir atkarīga no tā, vai skābeklis ir pieejams vai nav. Tomēr, stingri sakot, turpmākie noārdīšanās un pārveidošanās procesi vairs nav glikolīzes sastāvdaļa.
Funkcija un uzdevums
Glikolīze ir viens no svarīgākajiem un izplatītākajiem centrālajiem vielmaiņas procesiem, kas notiek šūnā. Glikolīzes uzdevums un funkcija ir vienkāršā enerģētiskā un materiālā vielmaiņa cukurs D-glikoze. Enerģijas nesējs un enerģijas piegādātājs šajā procesā ir ATP, kas iegūts enerģijas metabolisms piegādājot enerģiju un nododot a fosfāts grupa ADP nukleotīdam. Maršruta caur ATP priekšrocība ir tā, ka enerģija tiek uzglabāta īsu laiku un netiek zaudēta siltuma izkliedes rezultātā. Turklāt ATP var transportēt nelielos attālumos līdz vietai, kur enerģija šobrīd ir nepieciešama. Enerģētiski pozitīvā glikolīze papildus nodrošina šūnu ar piruvātu. To var vai nu ievadīt citrātu ciklā un turpmākajā elpošanas ķēdē, lietojot skābeklis skābekļa apstākļos mitohondriji šūnu turpmākai enerģijas ražošanai, vai arī to var izmantot kā izejvielu vajadzīgo vielu sintēzei. Citrātu ciklā CO2 (ogleklis dioksīds) un H2O (ūdens) tiek ražoti kā galvenie noārdīšanās produkti. Oksidācijas procesā izdalītā enerģija tiek izmantota elpošanas ķēdē, lai fosforilētu ADP līdz ATP un tādējādi uz neilgu laiku tiktu uzglabāta. Pilnīga glikozes sadalīšanās līdz ūdens un ogleklis dioksīds, pievienojot skābeklis ir enerģētiski produktīvāks, bet tam ir trūkums, ka tas var notikt tikai skābekļa apstākļos, ti, apstākļos, kad molekulārais skābeklis ir pieejams pietiekamā daudzumā. Kad skeleta muskuļiem ir nepieciešams veikt augstu līmeni, skābekļa piegāde muskuļu šūnām ir pārāk lēna, tāpēc viņiem no glikolīzes ir jāiegūst nepieciešamā enerģija. Vēl viena glikolīzes priekšrocība ir tā lielais procesa ātrums, kas citrāta cikla laikā sasniedz konversijas ātruma daudzkārtni.
Slimības un kaites
Glikolīze iemieso vienu no vecākajiem un stabilākajiem dzīvo organismu metabolisma procesiem evolūcijas vēsturē. Visticamāk, ka glikolīze kā viens no galvenajiem vielmaiņas procesiem tika attīstīta jau pirms 3.5 miljardiem gadu, krietni pirms daudzšūnu organismu attīstības, jo visi dzīvie organismi spēj glikolizēt un izmantot to enerģijas ražošanai. Ir tikai daži zināmi traucējumi vai slimības, kas ir cēloņsakarīgi saistītas ar glikolīzes traucējumiem. Galvenokārt traucējumi glikolīzes laikā vadīt līdz nopietnām sekām sarkanā krāsā asinis šūnas (eritrocīti). Jo tie nesatur mitohondriji, tie ir atkarīgi no enerģijas piegādes ar glikolīzi. Ja tiek traucēta enerģijas padeve, notiek hemolīze, ti, membrānas eritrocīti izšķīdina un hemoglobīns iekļūst tieši serumā. Parasti ir fermenta piruvāta kināzes deficīts, tāpēc glikolīzes process tiek pārtraukts. Cits cēlonis, kas izraisa līdzīgus simptomus, var būt saistīts ar eritrocīti paši, ja viņiem nav pietiekami daudz nepieciešamā enzīma KKR (piruvāta kināzes izoenzīms). Tarui slimība (Tarui slimība) ir viena no nedaudzajām slimībām, kas izraisa tiešus traucējumus glikolīzes procesā. Tā ir glikogēna uzkrāšanās slimība. Pārmērīga glikozes koncentrācija asinis ķermenis īslaicīgi pārvērš serumu polimēru cukuros (glikogēnā), kas vēlāk tiek pārveidots atpakaļ glikozē, kad nepieciešams metabolizēt (metabolizēt) glikolīzes ceļā. Tarui slimības gadījumā iedzimta ģenētiska defekta dēļ ir fosfofruktokināzes deficīts - ferments, kas izraisa glikozes fosforilāciju un pārvēršanu par fruktoze-1,6-bifosfāts (glikolīzes 3. solis). Fermentu deficīts izraisa glikolīzes pārtraukumu, tāpēc kaulu muskuļi netiek pienācīgi apgādāti ar enerģiju. Sāpīgas muskuļu spazmas un hemolītiskas anēmija, sarkanās membrānas izšķīšana asinis šūnas.
