Glükolüüs hõlmab biokatalüütiliselt kontrollitud lihtsuhkrute, näiteks D-glükoos inimestel ja peaaegu kõigis mitmerakulistes organismides. Degradatsiooni ja muundamise protsess glükoos et püruvaat toimub kümnes järjestikuses etapis ja võib esineda nii aeroobsetes kui ka anaeroobsetes tingimustes. Glükolüüsi kasutatakse energia tootmiseks ja püruvaat annab teatud ainete biokeemilise sünteesi esialgse eelkäija. Kõrgema astme jaotus süsivesikuid (polüsahhariidid) läbib pärast lihtsuhkruteks lagundamist ka glükolüüsi.
Mis on glükolüüs?
Glükolüüs on keskne metaboolne protsess lihtsate lagundamiseks suhkur D-glükoos ja toimub rakkude sees tsütosoolis, rakuplasma vedelas osas. Glükolüüs on keskne ainevahetusprotsess lihtsate lagundamiseks suhkur D-glükoos ja toimub rakkudes tsütosoolis, rakuplasma vedelas osas. Lagunemisprotsess toimub 10 järjestikusel ensümaatiliselt kontrollitud üksikul etapil. Lõpptooted koguarvust tasakaal glükolüüsist saadud glükoosimolekuli kohta on 2 püruvaat molekulid, 2 ATP nukleotiidi ja 2 NADH nukleotiidi. 10 üksikut etappi võib jagada kaheks faasiks, ettevalmistusetapp etapist 1 kuni etapini 5 ja amortisatsioonifaas etapist 6 kuni 10. Ettevalmistusfaas on ainevahetuse jaoks energeetiliselt negatiivne, nii et energia tuleb tarnida 2 ATP. Ainult amortisatsioonifaas on energeetiliselt positiivne, mille tulemuseks on puhas energiakasum 2 ATP nukleotiidi ja 2 NADH nukleotiidi kujul. Glükolüüsi mõlemas kahes esimeses etapis fosfaat rühmad viiakse 2 ATP nukleotiidist saadud glükoosile (adenosiin trifosfaat), mis muundatakse seeläbi ADP nukleotiidideks (adenosiindifosfaat). Kui glükolüüs kuni püruvaadi moodustumiseni ei sõltu oksüdeerivatest (aeroobsetest) või anoksilistest (anaeroobsetest) tingimustest, siis püruvaadi edasine metabolism sõltub sellest, kas hapnik on saadaval või mitte. Kuid rangelt võttes ei kuulu edasised lagunemis- ja muundamisprotsessid enam glükolüüsi hulka.
Funktsioon ja ülesanne
Glükolüüs on üks olulisemaid ja levinumaid tsentraalseid ainevahetusprotsesse, mis rakus toimuvad. Glükolüüsi ülesanne ja funktsioon on lihtsate energeetiline ja materiaalne ainevahetus suhkur D-glükoos. Selle protsessi energiakandja ja energia tarnija on ATP, mis saadakse protsessi käigus energia metabolism energia tarnimise ja ülekandega a fosfaat rühm ADP nukleotiidiks. ATP kaudu kulgeval marsruudil on see eelis, et energiat hoitakse lühiajaliselt ja see ei kao soojuse hajutamise kaudu. Lisaks saab ATP-d transportida lühikese vahemaa tagant sinna, kus parasjagu energiat vaja läheb. Energia-positiivne glükolüüs annab rakule lisaks püruvaadi. Seda saab viia kas tsitraaditsüklisse ja sellele järgnevasse hingamisahelasse hapnik hapnikutingimustes mitokondrid rakkudest energia edasiseks tootmiseks või seda saab kasutada lähteainena vajalike ainete sünteesiks. Sitraaditsüklis on CO2 (süsinik dioksiid) ja H2O (vesi) toodetakse peamiste laguproduktidena. Oksüdatsiooniprotsessi käigus vabanenud energiat kasutatakse hingamisahelas ADP fosforüülimiseks ATP-ks ja seega lühikese aja jooksul. Glükoosi täielik lagunemine kuni vesi ja süsinik dioksiid, millele on lisatud hapnik on energeetiliselt produktiivsem, kuid selle puuduseks on see, et see saab toimuda ainult hapnikutingimustes, st tingimustes, kus molekulaarset hapnikku on saadaval piisavas koguses. Kui skeletilihased peavad töötama kõrgel tasemel, on hapniku tarnimine lihasrakkudesse liiga aeglane, seega peavad nad glükolüüsist ammutama vajaliku energia. Glükolüüsi teine eelis seisneb selle suures protsessikiiruses, mis saavutab tsitraattsükli konversioonimäära mitmekordse väärtuse.
Haigused ja vaevused
Glükolüüs kehastab evolutsiooniloolises elusorganismide üht vanimat ja stabiilsemat ainevahetusprotsessi. Tõenäoliselt arenes glükolüüs ühe põhilise ainevahetusprotsessina juba 3.5 miljardit aastat tagasi, tükk aega enne mitmerakuliste organismide arengut, sest kõik elusorganismid on võimelised glükolüüsi tegema ja kasutavad seda energia tootmiseks. On ainult üksikuid teadaolevad häired või haigused, mis on otseselt põhjuslikult seotud glükolüüsi häiretega. Häired peamiselt glükolüüsi käigus viima tõsiste mõjudeni punases veri lahtrid (erütrotsüüdid). Sest need ei sisalda mitokondrid, sõltuvad nad energiavarustusest glükolüüsi teel. Kui energiavarustus on häiritud, toimub hemolüüs, st erütrotsüüdid lahustuda ja hemoglobiin pääseb otse seerumisse. Tavaliselt esineb püruvaadi kinaasi ensüümi defitsiit, nii et glükolüüsi protsess katkeb. Teine põhjus, mis põhjustab sarnaseid sümptomeid, võib olla tingitud erütrotsüüdid ise, kui neil pole piisavalt vajalikku ensüümi KKR (püruvaadi kinaasi isoensüüm). Tarui tõbi (Tarui tõbi) on üks väheseid haigusi, mis põhjustavad glükolüüsi protsessis otseseid häireid. See on glükogeeni ladustamise haigus. Liigne glükoos veri keha muudab seerumi ajutiselt polümeerseteks suhkruteks (glükogeeniks), mis hiljem muundatakse glükoosiks, kui seda on vaja metaboliseerida (metaboliseerida) glükolüüsi teel. Tarui haiguse korral on päriliku geneetilise defekti tõttu fosfofruktokinaasi defitsiit - ensüüm, mis põhjustab glükoosi fosforüülimist ja muundumist fruktoos-1,6-bifosfaat (glükolüüsi kolmas etapp). Ensüümipuudus põhjustab glükolüüsi katkemise, nii et skeletilihaseid ei varustata energiaga korralikult. Valulikud lihasspasmid ja hemolüütilised aneemia, punase membraani lahustumine veri rakud.
