Glykolýza Jak z cukrů buňka získává energii? V přítomnosti kyslíku jsou produkty glykolýzy zoxidovány k získání velkého množství ATP. Malé množství ATP lze však získat i při anaerobních podmínkách.

Už jsme se naučili, že buněčné dýchání může být rozděleno zhruba na tři fáze. První fáze je glykolýza, která znamená doslova rozklad glukózy. Její rozklad může proběhnout s kyslíkem nebo bez. Pokud nemáme kyslík, proběhne až k fermentaci. O tom si povíme někdy příště. Fermentace u lidí produkuje kyselinu mléčnou. U jiných druhů organismů může produkovat alkohol (ethanol). Ale pokud máme kyslík - a pro většinu případů budeme předpokládát, že máme - pokud je kyslík přítomen, pak můžeme pokračovat ke Krebsově cyklu. Někdy nazývaný jako citrátový cyklus, protože jeden z meziproduktů je kyselina citrónová. Stejná látka, která je v pomerančovém džusu nebo citrónech. A odtud se dostaneme k elektronovému transportnímu řetězci. V prvním videu o buněčném dýchání jsme se naučili, že to je místo, kde je vlastně většina ATP produkována. Ačkoli spotřebovává surový materiál, který vznikl z těchto dvou fází. A v tomto videu se chci zaměřit jen na glykolýzu. Je to pro mě výzva, protože někdy je snadné se v tom ztratit. Ukážu vám jednotlivé kroky a mechanismus. Ale nemějte obavu. Chci vám to zjednodušit, abyste si z toho odnesli co nejvíc. Pak, když se podíváme na glykolýzu jako celek, bude nám dávat větší smysl. Takže glykolýza, nebo vlastně buněčné dýchání obecně, začíná glukózou. A glukóza, známe její vzorec. Je to C6H12O6. Mohl bych nakreslit celou její strukturu. Zabere to chvilku. Zaměřím se na uhlíkovou kostru. Takže je to kruh nebo může to být kruh. Ale nakreslím to jako 6 uhlíků v řadě. Jsou dvě důležité fáze glykolýzy, které je dobré znát. První nazývám investiční fází. A investiční fáze spotřebuje dvě ATP (adenosin trifosfát). Víte, že celý účel buněčného dýchání je získávat ATP, ale přímo od samého začátku musím dvě ATP investovat. Ale já použiju 2 ATP a pak vlastně rozložím glukózu na dvě tříuhlíkaté sloučeniny, které také mají fosfátovou skupinu. Fosfátové skupiny pocházejí z těch dvou ATP. Tyto sloučeniny mají fosfátovou skupinu a jsou často nazývány - existuje pro to mnoho názvů - jsou nazývány PGAL. (pozn. PGAL = glyceraldehyd-3-fosfát) Tohle nemusíte znát. Je to fosfoglyceraldehyd. Tohle teda testuje můj pravopis. To není tak důležité znát. Co musíte znát je, že v této první fázi spotřebujete dvě ATP. Proto to nazývám investiční fází. Pokud použijeme obchodní analogii, investiční fáze. A pak každá z těchto dvou PGAL molekul může vstoupit do fáze ziskové. Ve fázi zisku se obě přemění na pyruvát. Ten má také tři uhlíky, ale přeuspořádané. Ale proces vedoucí k pyruvátu - napíšu pyruvát modře, protože to je něco, u čeho byste měli znát název. Ukážu vám za chvíli jeho strukturu. Někdy je nazývaný jako kyselina pyrohroznová. Stejné látky. To je v podstatě konečný produkt glykolýzy. Takže začínáte s glukózou v investiční fázi. Výsledkem je tento fosfoglyceraldehyd, který vznikl rozložením glukózy a přidáním fosfátu na konec každého z nich. A pak jdou nezávisle do fáze zisku. Takže skončíte s dvěma molekulami pyruvátu na každou molekulu glukózy, která do glykolýzy vstoupila. Nyní si říkáte, Sale, tady je fáze zisku, ale co bylo naším ziskem? Náš zisk, získali jsme za každou - dovolte mi to napsat jako fázi zisku. Tohle je naše fáze zisku. A omlouvám se za bílé pozadí. Udělal jsem to proto, že obrázek mechanismu, který vám chci ukázat, je zkopírován z Wikipedie a ta má bíle pozadí, takže jsem použil bílé pozadí také pro toto video. Ale osobně mám raději černé pozadí. Ale tohle je fáze zisku, zde. Takže když přecházíme od fosfoglyceraldehydu k pyruvátu, nebo-li ke kyselině pyrohroznové, vyprodukujeme dvě věci. Myslím, že bychom mohli říct, že získáme tři věci. Každá z těchto přeměn PGAL na pyruvát vede ke vzniku dvou molekul ATP. Takže vyprodukují dvě ATP zde a dvě zde. A každá vyprodukuje jedno NADH. (NADH = nikotinamid adenin dinukleotid) Vykreslím to v tmavší barvě. NADH. A samozřejmě nevyprodukujeme celou molekulu ve vakuu. Co oni vlastně dělají je, že začínají se surovým materiálem NAD+ a vlastně jej redukují přidáním vodíku. Vzpomeňte si, před nedávnem jsme se naučili, že můžeme pohlížet na redukci jako na zisk vodíku. Takže NAD je redukováno na NADH. A později jsou tyto NADH použity v elektronovém transportním řetězci k produkci ATP. Takže to, co by jste si měli odnést - pokud bych napsal reakci glykolýzy. Začnete s glukózou. A potřebujete nějaké NAD+. Vlastně, na každý mol glukózy budete potřebovat dvě NAD+. Budete potřebovat dvě ATP. Právě vypisuji všechny ingredience, které potřebujeme pro začátek. A pak budete potřebovat - tyto ATP budou vlastně nejprve ADP - Takže napíšu + 4 ADP. (ADP = adenosin difosfát) A po proběhnutí glykolýzy - napíšu to zde. A taky - pardon, tohle měly být ADP. Přepíšu tuhle část. Čtyři ADP. A také budeme potřebovat dvě fosfátové skupiny. Vlastně budeme potřebovat čtyři fosfátové skupiny. Plus čtyři - napíšu je, někdy jsou zapisovány takto. Ale raději to napíšu takto. Čtyři fosfátové skupiny. A jakmile proběhne glykolýza, máme dva pyruváty. Máme dvě NADH. NAD bylo redukováno. Získalo vodík. RIG (Reduction Is Gain) OIL RIG. (Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain). Redukce je zisk elektronu. Ale v biologii je to jako zisk vodíku. Protože vodík je velmi slabě elektronegativní, tudíž si zabíráte jeho elektrony. Získali jste jeho elektrony. Takže dvě NADH a tyto dvě ATP jsou spotřebované v investiční fázi. Proto jsem je napsal trochu odděleně. Zůstali vám jen dvě ADP. A ty se vlastně přemění v ATP. Takže plus čtyři ATP. Myslím, že nepotřebujeme čtyři fosfáty. Potřebujeme pouze čistý vklad dvou fosfátových skupin. Protože dvě přiskočí odsud. Celkem potřebujeme jen o dvě víc k celkovému počtu čtyř. Ale obecné schéma je, že začnete s glukózou a skončíte s dvěma pyruváty. Spotřebovali jste dvě ATP a získali jste čtyři ATP. Takže se celkem vytvořily dvě ATP. Napíšu to větším písmem. Takže čistým výtěžkem glykolýzy jsou dvě ATP. Získali jste dvě NADH, které mohou být později využity v elektronovém transportním řetězci k produkci tří ATP. Dostanete dvě NADH a dva pyruváty, které se přemění na acetylkoenzym A, jež slouží jako zdrojový materiál pro Krebsův cyklus. Tyto látky jsou výstupem glykolýzy. Teď když máme přehled o celém procesu, pojďme se podívat na mechanismus. Protože ten je trochu víc odstrašující, když se na něj tady podíváte. Je to stejný princip, o které jsem už mluvil. Zde začínáme s glukózou. Je to řetězec o šesti uhlících. Jsou v kruhu, v uzavřeném řetězci. Jeden, dva, tři, čtyři, pět, šest uhlíků. Mohl bych to napsat takto pro velké zjednodušení. Jde přes několik kroků. Použiji ATP zde. Udělám to barevně. Udělám to oranžové, všude, kde použiji ATP. Použiji jedno ATP zde. Jedno zde. A jak jsem vám říkal, mají pro to poněkud jiný název. Ale tohle je ten fosfoglyceraldehyd. Právě zde. Oni to nazývají glyceraldehyd-3-fosfát. Je to úplně ta samá molekula. A jak můžete vidět, i když jsem to předtím nakreslil velmi hrubě, jsou to opravdu tři uhlíky. A také má fosfátovou skupinu. Fosfátová skupina je napojena na kyslík. Ale pro zjednodušení jsem nakreslil fosfátovou skupinu takto. Ukazoval jsem to právě tady. Tady byl fosfoglyceraldehyd. Tohle je opravdová struktura. Myslím si ale, že když vidíte struktury, je těžké pochopit celý proces. A máme tu dva. Říkají, že můžete přecházet tam a zpátky mezi těmito isomery. Ale důležitá věc je, že máte dvě tyto sloučeniny, které jsou složené ze tří uhlíků. Glukóza byla rozpůlena. A nyní jsme připraveni vstoupit do fáze zisku. Pamatujte, že tady máme dvě tyto sloučeniny. Když kreslili toto schéma, napsali zde dvakrát, protože glukóza byla rozdělená na dvě tyto molekuly. Takže každá z těchto molekul nyní udělá tohle. U každého glyceraldehyd-3-fosfátu, nebo PGAL či fosfoglycerladehydu, se můžeme podívat na mechanismus a říct - tady bude ADP přeměněno na ATP. Takže to je plus jedno ATP. A to samé se stane tady na cestě k pyruvátu. Tady máme další - plus jedno ATP. Takže na každý PGAL, nebo-li fosfoglycerladehyd, který jsme vyprodukovali, získáme dvě ATP ve fázi zisku. Ale tam byli dva PGAL. Takže na jednu glukózu získáme ve fázi zisku čtyři molekuly ATP. Ve fáze zisku - čtyři ATP. V investiční fázi jsme použili dvě ATP. Čistý zisk ATP vygenerovaný přímo z glykolýzy je tak dvě ATP. Hrubý zisk je čtyři ATP. Ale musíme použít dvě v investiční fázi. A pak NAD a NADH, které vidíme právě zde. Na každý fosfoglyceraldehyd, glyceraldehyd-3-fostát nebo PGAL, nebo jak to chcete nazývat, redukujeme jedno NAD+ na NADH. A to se stane jednou na každou z těchto sloučenin. A vidíme, že jsou zde dvě. Glukóza byla rozdělena na dvě tyto látky. Takže dvě NADH jsou vyprodukovány. A později budou využity v elektronovém transportním řetězci, kde každá vyprodukuje tři ATP. A na konec, když je vše u konce, získáme pyruváty. Na tomto schématu je máme pěkné velké. Můžeme se aspoň podívat, jak pyruvát vypadá. A jak bylo slíbeno, můžeme se podívat na kyslíkové vazby. Ale je to tříuhlíkatá struktura - má kostru tvořenou třemi uhlíky. Výsledný produkt vzniká tak, že glukóza byla rozdělena na polovinu. Zoxidovala se. Část vodíků byla odštěpena. Jak vidíte, zde jsou pouze tři vodíky a začali jsme s dvanácti vodíky v glukóze. Nyní jsou uhlíky pevně vázány s kyslíkem. Vlastně si kyslík zabral jeho elektrony. Uhlík je tedy zoxidován v tomto procesu. A proběhne ještě více oxidace. Během glykolýzy se vygenerují dvě molekuly ATP jako čistý výtěžek a dvě NADH, ty mohou být později využity k produkci ATP. Každopádně doufám, že to pro vás bylo užitečné.