ไกลโคไลซิส

ไกลโคไลซิส (อังกฤษ: Glycolysis; จาก glycose ซึ่งเป็นรูปเก่าของ glucose + -lysis การเสื่อมสลาย) เป็นวิถีเมทาบอลิกที่เปลี่ยนกลูโคส (C₆H₁₂O₆) ไปเป็นไพรูเวต (CH₃COCOO⁻ หรือกรดไพรูวิก) และไฮโดรเจนไอออน (H⁺) โดยพลังงานอิสระเทอร์มอไดนามิกที่ถูกปล่อยออกในกระบวนการนี้ได้ถูกนำมาใช้ในการสร้างโมเลกุลพลังงานสูง ATP (adenosine triphosphate) กับ NADH (reduced nicotinamide adenine dinucleotide) ไกลโคไลซิสเป็นชุดของกระบวนการทางเคมีที่มีเอนไซม์เร่งสิบกระบวนการ โมโนแซ็กคาไรด์ส่วนใหญ่ เช่น ฟรุกโตส กาแลกโตส สามารถถูกแปลงไปเป็นหนึ่งในสารมัธยันตร์ (intermediates) ในกระบวนการไกลโคไลซิสได้ สารมัธยันตร์เหล่านี้อาจถูกนำไปใช้โดยตรงหรือเข้าเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการไกลโคไลซิสต่อก็ได้ ยกตัวอย่างเช่นสารมัธยันตร์ dihydroxyacetone phosphate (DHAP) นั้นเป็นแหล่งกำเนิดกลีเซอรอลที่ซึ่งรวมเข้ากับกรดไขมันเป็นไขมัน

กลูโคส G6P F6P F1,6BP GADP DHAP 1,3BPG 3PG 2PG PEP ไพรูเวต HK PGI PFK ALDO TPI GAPDH PGK PGM ENO PK ไกลโคไลซิส วิถีเมแทบอลิกของไกลโคไลซิสเปลี่ยนกลูโคสเป็นไพรูเวตผ่านชุดของสารเมแทบอไลต์มัธยันตร์ (intermediate metabolites)    แต่ละการดัดแปรทางเคมีนั้นเกิดขึ้นโดยเอนไซม์ที่ต่างกัน    ขั้นตอน 1 และ 3 มีการใช้ ATP และ    ขั้นตอน 7 และ 10 สร้าง ATP นับตั้งแต่ขั้นตอนที่ 6–10 จะเกิดขึ้นสองเท่าต่อหนึ่งโมเลกุลของกลูโคส ซึ่งนำไปสู่ผลผลิตสุทธิของ ATP

ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ ไกลโคไลซิสนั้นเกิดขึ้นในไซโทซอล ชนิดของไกลโคไลซิสที่พบมากที่สุดคือวิถี Embden-Meyerhof-Parnas (EMP pathway) ที่ซึ่งค้นพบโดย Gustav Embden, Otto Meyerhof และ Jakub Karol Parnas ไกลโคไลซิสนั้นอาจหมายถึงวิถีอื่น ๆ ก็ได้ เช่นวิถี Entner–Doudoroff pathway อย่างไรก็ตาม ในบทความนี้จะมุ่งเน้นไปที่วิถี Embden-Meyerhof-Parnas pathway เป็นหลัก

วิถีของไกลโคไลซิสสามารถแบ่งออกเป็นสองช่วง คือ

1. ระยะการเตรียม (หรือการลงทุน; Investment) ที่ซึ่งมรการใช้ ATP
2. ระยะจ่ายออก (Pay Off) ที่ซึ่งผลิต ATP ออกมา

ภาพรวม

ภาพรวมปฏิกิริยาไกลโคไลซิสคือ

d-Glucose

 

 

+ 2 [NAD]⁺
+ 2 [ADP]
+ 2 [P]_i

 

 

2 × Pyruvate

2 ×   

 

+ 2 [NADH]
+ 2 H⁺
+ 2 [ATP]
+ 2 H₂O

การใช้สัญลักษณ์ในสมการด้านบนนี้อาจทำให้เหมือนกับสมการนี้ไม่สมดุลที่อะตอมออกซิเจน ไฮโดรเจน และประจุ ที่ซึ่งในความเป็นจริงนั้นสมดุลอะตอมจะสมดุลโดยหมู่ฟอสเฟต (P_i) สองอัน:

• ที่ซึ่งอาจปรากฏในรูปของ hydrogen phosphate anion (HPO₄²⁻), dissociating to contribute 2 H⁺ overall
• ที่ซึ่งปลดปล่อยออกซิเจนอะตอมเมื่อยึดเข้ากับโมเลกุล adenosine diphosphate (ADP) ส่งผลให้เกิด 2 O ในที่สุด

ส่วนสมดุลประจุนั้นสมดุลด้วยความแตกต่างระหว่าง ADP กับ ATP ในสภาแวดล้อมเซลล์ หมู่ไฮดรอกซิลทั้งสามของ ADP จะคลายพันธะออกเป็น −O⁻ and H⁺ ที่ซึ่งทำให้ ADP³⁻ และไอออนของมันมีแนวโน้มจะคงอยู่ในพันธะไอออนิกกับ Mg²⁺ ซึ่งทำให้เกิด ADPMg⁻ ATP นั้นเหมือนกันแต่ต่างเพียงว่ามันมีหมู่ไฮดรอกซิลสี่หมู่ จึงทำให้เกิด ATPMg²⁻ แทน จากความต่างนี้และประจุแท้จริงบนหมู่ฟอสเฟตสองหมู่นี้เท่ากัน ประจุสุทธิจะอยู่ที่ −4 ต่อฝั่ง ที่ซึ่งสมดุลกัน

อ้างอิง

1. Webster's New International Dictionary of the English Language, 2nd ed. (1937) Merriam Company, Springfield, Mass.
2. Alfarouk, Khalid O.; Verduzco, Daniel; Rauch, Cyril; Muddathir, Abdel Khalig; Bashir, Adil H. H.; Elhassan, Gamal O.; Ibrahim, Muntaser E.; Orozco, Julian David Polo; Cardone, Rosa Angela; Reshkin, Stephan J.; Harguindey, Salvador (18 December 2014). "Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question". Oncoscience. 1: 777. doi:10.18632/oncoscience.109.
3. Glycolysis - Animation and Notes
4. Bailey, Regina. "10 Steps of Glycolysis".
5. Kim BH, Gadd GM. (2011) Bacterial Physiology and Metabolism, 3rd edition.
6. Lane, A. N.; Fan, T. W. -M.; Higashi, R. M. (2009). "Metabolic acidosis and the importance of balanced equations". Metabolomics. 5 (2): 163–165. doi:10.1007/s11306-008-0142-2.