Glycolyse is de eerste stap in een reeks processen die bekend staat als cellulaire ademhaling. Het doel van de ademhaling is om energie te extraheren uit voedingsstoffen en op te slaan als adenosine trifosfaat (ATP) voor later gebruik. De energieopbrengst van glycolyse is relatief laag, maar in de aanwezigheid van zuurstof kunnen de eindproducten van glycolyse verdere reacties ondergaan die grote hoeveelheden ATP opleveren.

Resultaten van glycolyse

Glycolyse converteert één molecuul glucose in twee moleculen van pyruvaat. Het 10-stappen proces creëert een netto winst van twee ATP's en twee moleculen van nicotinamide adenine dinucleotide (NADH), een belangrijk reductiemiddel dat door veel verschillende biochemische reacties wordt gebruikt. Cellulaire omstandigheden dicteren het lot van de twee pyruvaten bij het verlaten van de glycolyse. In afwezigheid van zuurstof worden de pyruvaten gefermenteerd tot lactaat, dat NADH recycleert in zijn oxiderende vorm, NAD +. Als zuurstof aanwezig is, kan de cel veel meer energie oogsten door de oxidatieve decarboxylatie van pyruvaat en de citroenzuurcyclus.

Pyruvaat op de kruispunten

Een cel kan het product van glycolyse, pyruvaat gebruiken , in verschillende metabole routes naast decarboxylatie. Gluconeogenese kan de pyruvaten stelen als de cel de pyruvaten in koolhydraten wil omzetten. De cel kan ook pyruvaten gebruiken om het aminozuur alanine te synthetiseren, evenals ethanol, oxaloacetic zuur, melkzuur en andere vetzuren. Verschillende regulerende factoren beïnvloeden de hoeveelheid pyruvaat gecreëerd door glycolyse. Hoge concentraties van ATP of het hormoon glucagon remmen bijvoorbeeld glycolyse, terwijl insuline de productie van pyruvaat stimuleert.

Oxidatieve pyruvaatdecarboxylatie

De aanwezigheid van zuurstof maakt het mogelijk dat de cel pyruvaat omzet in acetyl CoA , een co-enzym dat extra energie kan leveren in de citroenzuurcyclus. Pyruvaatdecarboxylatie zet ook twee NAD + moleculen om in twee NADH en creëert kooldioxide als een bijproduct. Een enzymcomplex, pyruvaat dehydrogenase, katalyseert pyruvaat decarboxylatie, die plaatsvindt in de mitochondriën van de cel. Het proces verwijdert eerst een koolstofdioxidemolecuul uit pyruvaat en bindt vervolgens de resterende acetylgroep aan co-enzym A, waardoor acetyl-CoA wordt geproduceerd dat klaar is voor gebruik door de citroenzuurcyclus.

Citroenzuurcyclus

De citroenzuurcyclus, ook bekend als de Krebs-cyclus, accepteert de twee acetyl-CoA-moleculen afgeleid van het oorspronkelijke glucosemolecuul dat glycolyse en pyruvaat-decarboxylatie onderging. In een reeks van 10 stappen levert de citroenzuurcyclus ongeveer 25 ATP-moleculen per oorspronkelijke glucose op, naast de twee door glycolyse gegenereerde ATP's. De meeste ATP's uit de citroenzuurcyclus ontstaan ​​indirect door secundaire oxidatieve fosforyleringsreacties waarbij de oxidatie van NADH in NAD + betrokken is.