Glykolyse er en række reaktioner, hvor ét glukosemolekyle nedbrydes til to pyruvatmolekyler. Undervejs får cellen et nettoudbytte på to ATP og danner to NADH. Selve glykolysen bruger ikke ilt og foregår i cellens væske, cytosolen.
I videoen tegner og forklarer jeg glykolysens delprocesser. Herunder starter vi med overblikket, så du kan følge, hvorfor cellen først bruger ATP og bagefter får mere tilbage. De enkelte molekyler forklares, efterhånden som vi møder dem.
Hvad er glykolyse, og hvorfor har cellen brug for den?
Glukose er en sukkerart med seks carbonatomer, altså kulstofatomer. Den kemiske formel er C₆H₁₂O₆. Kroppen kan blandt andet få glukose ved at nedbryde kulhydrater fra maden.
Cellerne kan bruge noget af glukosens kemiske energi til at danne ATP. ATP er et molekyle, som overfører energi til blandt andet muskelarbejde, transport og opbygning af stoffer. Glykolysen er det første trin i nedbrydningen af glukose og indgår i cellernes respiration.
Hvor foregår glykolysen?
Glykolysen foregår i cytosolen, væsken inde i cellen omkring organellerne. Du møder også formuleringen “i cytoplasmaet”, som er en bredere betegnelse for indholdet uden for cellekernen. Hos dyr og planter foregår de senere trin i aerob respiration i mitokondrierne, men glykolysen foregår uden for dem.
Aerob betyder med ilt, og anaerob betyder uden ilt. Glykolysen kræver ikke selv ilt, men kan både indgå i et forløb med ilt og fortsætte sammen med gæring, hvor ilt ikke bruges.
Glykolysens to faser: Først investering, så udbytte
Reaktionsrækken består af ti enzymstyrede trin. Et enzym hjælper en bestemt kemisk reaktion med at gå hurtigere. For at forstå hovedideen deler vi trinene i en investeringsfase og en udbyttefase. Du behøver ikke kende alle enzymnavne for at følge energiregnskabet.
Investeringsfasen: Cellen bruger 2 ATP
Først bruges to ATP til at overføre fosfatgrupper til sukkermolekylet. En fosfatgruppe er en kemisk gruppe med fosfor og oxygen. Når en fosfatgruppe sættes på et molekyle, kaldes det fosforylering.
Glukose omdannes først til glukose-6-fosfat og derefter til fruktose-6-fosfat. Endnu en fosfatgruppe sættes på, så fruktose-1,6-bisfosfat dannes. “Bis” fortæller her, at der sidder to fosfatgrupper på forskellige steder.
Molekylet med seks carbonatomer spaltes derefter i to molekyler med tre carbonatomer. Efter en omdannelse er begge G3P, en forkortelse for glyceraldehyd-3-fosfat. Nu kan de samme efterfølgende reaktioner ske to gange for hvert oprindeligt glukosemolekyle.
Udbyttefasen: Cellen danner 4 ATP og 2 NADH
De to G3P-molekyler omdannes gennem flere trin til pyruvat, som også indeholder tre carbonatomer. Undervejs bliver noget af energien brugt til at danne i alt fire ATP.
ATP dannes ved, at fosfat overføres direkte fra et mellemprodukt til ADP. ADP ligner ATP, men har to fosfatgrupper i stedet for tre. Denne direkte ATP-dannelse kaldes substratniveau-fosforylering.
Samtidig optager molekylet NAD⁺ elektroner og hydrogen og bliver til NADH. Elektroner er negativt ladede partikler. Du kan tænke på NADH som en transportør, der bærer elektroner og dermed kan føre kemisk energi videre. Der dannes to NADH pr. glukosemolekyle.
Hvor mange ATP giver glykolysen?
| Del af processen | ATP pr. glukose |
|---|---|
| Investeringsfasen | 2 ATP bruges |
| Udbyttefasen | 4 ATP dannes |
| Netto, altså dannet minus brugt | 4 − 2 = 2 ATP |
Hovedresultatet er derfor: 1 glukose omdannes til 2 pyruvat, mens der dannes netto 2 ATP og 2 NADH. Det er et overblik over produkterne. Energien opstår ikke af ingenting; noget af glukosens kemiske energi overføres til ATP og NADH, mens meget stadig findes i pyruvat.
Hvad sker der med pyruvat og NADH bagefter?
Når cellen har fungerende mitokondrier og bruger aerob respiration, kan pyruvat omdannes til acetyl-CoA. Det er et mellemprodukt, som fører carbon videre til Krebs’ cyklus. NADH kan gennem de efterfølgende processer bidrage til ATP-dannelse i elektrontransportkæden.
I muskelceller kan pyruvat også omdannes til laktat. Her bruges NADH, så NAD⁺ gendannes. Det er afgørende, fordi glykolysen skal bruge NAD⁺ for at fortsætte. Selve omdannelsen af pyruvat til laktat giver ikke ekstra ATP ud over glykolysens nettoudbytte.
Laktatdannelse kan øges ved hårdt arbejde, når glykolysen kører hurtigt. Den kan også foregå, selv om der er ilt til stede. Laktat er derfor ikke alene et tegn på, at musklen slet ikke får ilt.
Fordybelse: Hvilke enzymer møder du i videoen?
Hexokinase og fosfofruktokinase hjælper med at sætte fosfatgrupper på sukkerstofferne i investeringsfasen. Fosfoglukoseisomerase ændrer glukose-6-fosfats opbygning til fruktose-6-fosfat. En isomerase flytter rundt på opbygningen uden at ændre antallet af hver slags atom.
I udbyttefasen medvirker glyceraldehyd-3-fosfatdehydrogenase ved dannelsen af NADH. Fosfoglyceratkinase og pyruvatkinase medvirker ved ATP-dannelsen. Sammenhængen mellem enzym og reaktion kan du undersøge på siden om enzymer.
Tegn og forklar glykolysen
- Tegn glukose med seks carbonatomer og vis, at det bliver til to pyruvat med tre i hver.
- Markér, hvor to ATP bruges, og hvor fire ATP dannes.
- Forklar med egne ord, hvad NADH transporterer, og hvorfor NAD⁺ skal gendannes.
- Forbind processen med overblikket over hele nedbrydningen af glukose.
