گلیکولیز عبارت است از تجزیه گلوکز و گلیکوژن در غیاب اکسیژن می باشد.گلیکولیز (Glycolysis) یا قندکافت اولین قدم در تجزیه گلوکز برای استخراج انرژی جهت متابولیسم سلولی است. تقریباً تمام انرژی مورد استفاده سلول‌های زنده از انرژی موجود در پیوند‌های مولکول گلوکز به آن‌ها می‌رسد. گلوکز از دو طریق وارد سلول‌های هتروتروفیک (سلول‌هایی که قادر به تولید ترکیبات آلی از ترکیبات معدنی نیستند) می‌شود.
به طور کلی، روند گلیکولیز باعث تولید دو مولکول پیروات، دو مولکول ATP و دو مولکول NADH به صورت خالص برای سلول می‌شود تا سلول بتواند برای انجام عملکردهای حیاتی خود از انرژی استفاده کند. پس از تبدیل گلوکز به پیروات، مسیر گلیکولیتیک به چرخه کربس مرتبط می‌شود که در آنجا ATP بیشتری برای تامین انرژی سلول تولید می‌شود.
گلیکولیز (دستگاه گلیکولیتیک)
گلیکولیز عبارت است از تجزیه گلوکز و گلیکوژن در غیاب اکسیژن می باشد. پس از شروع فعالیت تا زمان شروع دستگاه گلیکولیتیک و تامین انرژی از این دستگاه، تأخیری حدود ۵ تا ۱۰ ثانیه وجود دارد و مولکول گلوکز ۶ کربنی به دو مولکول سه کربنی تجزیه می شود ( گلیسیرید آلدئید ۳ فسفات یا G³P). هر مولکول G³P به پیروات و ATP تبدیل می شود. در واکنش گلیکولیتیک به ازای هر مولکول گلوکز، دو مولکول ATP و گلیکوژن منبع سوخته اولیه باشد به ازای هر مولکول گلوکز، سه مولکول ATP تولید می شود.
پیروات می‌تواند به استیل کوآ و سپس چربی و یا لاکتات تبدیل شود. در هر دو شرایط، چربی و پیروات حاصل از لاکتات می‌توانند منابع اکسایشی انرژی باشند. توان تولید انرژی گلیکولیتیک نصف PCr است، اما ظرفیت تولید انرژی گلیکولیز ۳ برابر PCr می باشد. ترکیب هر دو دستگاه تامین انرژی (PCr و گلیکولیز)، می تواند انرژی مورد نیاز برای ۵۰ ثانیه فعالیت بی هوازی بیشینه را فراهم کند.
اسید لاکتیک
در این دستگاه ماده قندی تجزیه می شود، یعنی گلوکز یا گلیکوژن به اسید پیروویک تبدیل و طی این فرآیند ATP تولید می شود. گلیکولیز (بی هوازی) تا ۳ دقیقه انرژی عضلات در سیتوپلاسم سلول را انجام می‌دهد. در تأمین انرژی مورد نیاز این سیستم، کربوهیدارت (قند ساده) تولید انرژی و ترکیب دیگری به نام اسید لاکتیک می‌شود. به همین دلیل است که این دستگاه به نام اسیدلاکتیک نیز معروف می‌باشد. برای مثال دوی ۴۰۰ و ۸۰۰ متر و …
در فعالیت‌هائی که بیش از ده ثانیه و کمتر از سه دقیقه طول کشیده و شدت آن زیاد است، گلیکوژن که یک ترکیب قندی پیچیده و ذخیره در عضلات (و نیز در کبد) می‌باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرد و از آنجائی که فرصت ترکیب با اکسیژن وجود ندارد، گلوکز بدون ترکیب با اکسیژن، باعث تولید انرژی می‌شود. اما در فرآیند گلیکولیز بی‌هوازی، اسیدلاکتیک که خود شامل یون هیدروژن و لاکتات است از یک میلی‌مول در هر کیلوگرم عضله به ۲۵ میلی‌مول می‌رسد و در نتیجه تجمع و افزایش غلظت اسیدلاکتیک را در پی دارد.
در واقع یون هیدروژن جدا شده از اسیدلاکتیک تجزیه شده است که باعث اسیدی بودن محیط شده، ظرفیت پیوستن کلسیم به تار عضلانی کاهش یافته و انقباض عضلانی با محدودیت مواجه می‌شود، در نتیجه: خستگی، درد و احساس کم‌توانی می‌شود. اما لاکتات تجزیه شده از اسیدلاکتیک، نمکی است که از ترکیب یون پتاسیم با یون سدیم ایجاد شده و مستقیماً سبب خستگی یا درد نمی‌شود بلکه مشکلی که با تولید لاکتات همراه است وجود اسیدوز است نه خود مولکول لاکتات چرا که نه تنها لاکتات زیانبار نیست بلکه خود عاملی مفید برای سوبسترای متابولیسم در بافت‌های دیگر بدن است.
گلیکولیز اولین مسیر تنفس سلولی است که مولکول‌های گلوکز را اکسید می‌کند. این فرایند توسط چرخه کربس و فسفوریلاسیون اکسیداتیو برای تولید ATP ادامه می‌یابد.
واکنش‌های انرژی خواه مرحله اول گلیکولیز؛ نیمه اول گلیکولیز به منظور فسفوریلاسیون گلوکز از دو مولکول ATP استفاده می‌کند که سپس به دو مولکول سه کربن تقسیم می‌شوند.
واکنش‌های انرژی زا مرحله دوم گلیکولیز؛ واکنش‌های نیمه دوم گلیکولیز شامل فسفوریلاسیون بدون ATP (مرحله ۶) است و دو مولکول NADH و چهار مولکول ATP از هر گلوکز را تولید می‌کند.
محصولات گلیکولیز
در طی گلیکولیز، یک مولکول گلوکز چهار ATP، دو NADH و دو مولکول پیرووات تولید می‌کند. گلیکولیز با یک مولکول گلوکز شروع می‌شود و با دو مولکول پیروات (اسید پیرویک)، در مجموع چهار مولکول ATP و دو مولکول NADH به پایان می‌رسد. دو مولکول ATP در نیمه اول مسیر گلیکولیز جهت آماده کردن حلقه شش کربنی برای برش مورد استفاده قرار می‌گیرند، بنابراین سلول برای استفاده از محصولات گلیکولیز به صورت خالص دارای دو مولکول ATP و ۲ مولکول NADH است. اگر سلول نتواند مولکول‌های پیروات (از طریق چرخه اسید سیتریک یا چرخه کربس) بیشتری را تجزیه کند، تنها دو مولکول ATP از یک مولکول گلوکز به دست می‌آورد.
گلبول‌های قرمز پستانداران بالغ میتوکندری ندارند و به همین دلیل قادر به تنفس هوازی نیستند. تنفس هوازی فرایندی است که ارگانیسم‌ها در صورت وجود اکسیژن انرژی موجود در ترکیبات مغذی را به ATP تبدیل می‌کنند. در این حالت، گلیکولیز تنها منبع ATP برای گلبول‌های قرمز به شمار می‌آید. بنابراین، اگر گلیکولیز قطع شود، گلبول‌های قرمز توانایی حفظ پمپ‌های سدیم پتاسیم خود که به عملکرد ATP نیاز دارند را از دست می‌دهند و در نهایت از بین می‌روند. به عنوان مثال، از آنجا که واکنش‌های نیمه دوم گلیکولیز (مراحلی که مولکول‌ها انرژی آزاد می‌کنند)، در صورت عدم وجود +NAD کاهش یافته یا متوقف می‌شوند، وقتی +NAD در دسترس نباشد، گلبول‌های قرمز نیز قادر به تولید مقدار کافی ATP برای زنده ماندن نخواهند بود.
بیشتر بخوانید:
