2.2 Glykolyse

Glykolyse

Glykolyse (frå gresk glykys = søt og lysis = spalting) er den første fasen av cellulær glukosemetabolisme. Dette er ein urgammal metabolsk veg som finst i nesten alle levande organismar.

Oversikt over glykolysen

Lokalisering: Cytoplasma (cytosol)

Totalreaksjon:
$$C_6H_{12}O_6 + 2\text{NAD}^+ + 2\text{ADP} + 2P_i \rightarrow 2C_3H_4O_3 + 2\text{NADH} + 2H^+ + 2\text{ATP}$$

Forenkla:
$$\text{Glukose (6C)} \rightarrow 2 \text{ Pyruvat (3C)}$$

Glykolysen krev ikkje oksygen og kan difor føregå under både aerobe og anaerobe forhold.

Dei to fasane i glykolysen

Glykolysen vert delt i to hovudfasar:

Fase 1: Energiinvesteringsfasen (trinn 1-5)

Fase 2: Energihaustingsfasen (trinn 6-10)

Nettoutbytte

Dei 10 trinna i glykolysen

Fase 1: Energiinvestering

Trinn 1: Fosforylering av glukose
- Enzym: Heksokinase
- Glukose + ATP → Glukose-6-fosfat + ADP
- Fangar glukose i cella (fosforylerte molekyl kan ikkje krysse membranen)

Trinn 2: Isomerisering
- Enzym: Fosfoglukoseisomerase
- Glukose-6-fosfat ⇌ Fruktose-6-fosfat
- Omdannar aldose til ketose

Trinn 3: Ny fosforylering
- Enzym: Fosfofruktokinase-1 (PFK-1)
- Fruktose-6-fosfat + ATP → Fruktose-1,6-bisfosfat + ADP
- Viktigaste regulatoriske trinn i glykolysen

Trinn 4: Spalting
- Enzym: Aldolase
- Fruktose-1,6-bisfosfat → Glyceraldehyd-3-fosfat + Dihydroksyacetonfosfat
- 6-karbon-sukker → to 3-karbon-sukker

Trinn 5: Isomerisering
- Enzym: Triosefosfatisomerase
- Dihydroksyacetonfosfat ⇌ Glyceraldehyd-3-fosfat
- Frå no av: alle reaksjonar skjer to gonger (for kvar triose)

Fase 2: Energihausting

Trinn 6: Oksidasjon og fosforylering
- Enzym: Glyceraldehyd-3-fosfat-dehydrogenase (GAPDH)
- Glyceraldehyd-3-fosfat + NAD$^+$ + $P_i$ → 1,3-bisfosfoglyserat + NADH + H$^+$
- Første punkt der energi vert hausta (NADH vert danna)

Trinn 7: Substratfosforylering
- Enzym: Fosfoglyserat-kinase
- 1,3-bisfosfoglyserat + ADP → 3-fosfoglyserat + ATP
- Første ATP vert produsert

Trinn 8: Isomerisering
- Enzym: Fosfoglyserat-mutase
- 3-fosfoglyserat ⇌ 2-fosfoglyserat
- Fosfatgruppa vert flytta

Trinn 9: Dehydrering
- Enzym: Enolase
- 2-fosfoglyserat → Fosfoenolpyruvat (PEP) + H$_2$O
- Skaper høgenergi-fosfatforbindelse

Trinn 10: Substratfosforylering
- Enzym: Pyruvat-kinase
- PEP + ADP → Pyruvat + ATP
- Andre ATP vert produsert

Regulering av glykolysen

Glykolysen vert nøye regulert for å tilpassast energibehovet til cella.

Nøkkelregulatoriske enzym

1. Heksokinase (trinn 1)
- Vert hemma av produktet glukose-6-fosfat (feedback-hemming)
- Sikrar at glukose ikkje vert fosforylert unødvendig

2. Fosfofruktokinase-1 (PFK-1) (trinn 3)
- Viktigaste regulatoriske enzym
- Vert hemma av: ATP (høg energistatus), sitrat
- Vert aktivert av: AMP, ADP (låg energistatus), fruktose-2,6-bisfosfat

3. Pyruvat-kinase (trinn 10)
- Vert hemma av: ATP, alanin
- Vert aktivert av: fruktose-1,6-bisfosfat (feedforward-aktivering)

Reguleringslogikk

Når cella har nok ATP:
- Høg [ATP] hemmar PFK-1
- Glykolysen vert bremsa ned
- Glukose vert spart

Når cella treng ATP:
- Høg [AMP]/[ADP] aktiverer PFK-1
- Glykolysen aukar
- Meir ATP vert produsert

Oppsummering

- Glykolysen føregår i cytoplasmaet og krev ikkje oksygen
- Fase 1 (trinn 1-5): 2 ATP vert investerte, glukose vert spalta til to triosefosfat
- Fase 2 (trinn 6-10): 4 ATP og 2 NADH vert produserte, 2 pyruvat vert danna
- Nettoutbytte: 2 ATP + 2 NADH + 2 pyruvat per glukose
- Substratfosforylering overfører fosfat direkte frå substrat til ADP
- PFK-1 er det viktigaste regulatoriske enzymet
- Glykolysen vert regulert av energistatusen til cella (ATP/AMP-forhold)
- Pyruvat kan gå vidare til sitronsyresyklus (aerob) eller gjæring (anaerob)