Qu'est-ce qui est nécessaire pour que la glycolyse commence?

Glycolyse est le processus d'obtention d'énergie sous forme de ATP (adénosine triphosphate) à partir de la molécule de sucre à six carbones glucose (C₆H₁₂O₆). Cette série de dix réactions à tir rapide se produit dans toutes les cellules de la nature. Dans les organismes unicellulaires tels que les bactéries, c'est presque toujours la seule source d'énergie cellulaire.

Dans les organismes multicellulaires tels que les animaux, les plantes et les champignons qui ont l'équipement cellulaire pour utiliser l'oxygène dans leurs réactions, la glycolyse n'est que la première étape de la respiration cellulaire. Par molécule de glucose, la respiration cellulaire dans son ensemble produit 36 à 38 ATP, et la glycolyse seule ne produit que deux ATP.

Une fois qu'une molécule de glucose a diffusé dans une cellule à travers la membrane cellulaire, une paire de groupes phosphate lui est attachée en cours de réarrangement. Il est ensuite divisé en deux et les molécules identiques à trois carbones résultantes finissent par devenir

À un niveau plus granulaire, la glycolyse est l'extraction de l'énergie contenue dans les liaisons des molécules de glucose pour l'utilisation de cette énergie par la cellule, le coût pour la molécule de glucose étant décomposé en quelque chose autre.

Les dix réactions différentes de la glycolyse nécessitent toutes leur propre enzymes, qui sont des protéines qui accélèrent considérablement les réactions à l'intérieur des cellules. La cellule peut contrôler la vitesse de la glycolyse, et donc le taux de disponibilité énergétique, en rendant certaines enzymes plus ou moins disponibles.

Seul le glucose est requis comme réactif au tout début de la glycolyse, mais en cours de route, deux ATP doivent être fournis pour pousser le processus à son point médian. Une fois la molécule divisée, le processus nécessite un approvisionnement constant en NAD⁺ procéder.

Notamment, l'oxygène est ne pas requis pour la glycolyse, et en son absence, la glycolyse peut être maintenue par fermentation. Ce processus convertit le pyruvate en lactate et, ce faisant, fournit le NAD indispensable⁺ à la glycolyse par la conversion du NADH₂.

Lorsque le glucose pénètre dans une cellule, il est phosphorylé (c'est-à-dire qu'il a un phosphate attaché par une enzyme). Il est ensuite réarrangé en un autre sucre à six carbones, fructose. Cette molécule est phosphorylée une seconde fois sur un atome de carbone différent, moment auquel la première phase de glycolyse est terminée.

C'est ce qu'on appelle souvent le "phase d'investissement" de la glycolyse, car même si le résultat global est la fourniture d'énergie, la cellule doit d'abord subir une perte modeste. Les deux ATP nécessaires pour fournir les phosphates dans cette phase sont donc un investissement, mais toujours payant.

Au début de la soi-disant « phase de retour », la molécule de fructose à six carbones et doublement phosphorylée est divisée en deux molécules à trois carbones très similaires, chacune avec son propre groupe phosphate; tout l'un est rapidement converti en l'autre, le glycéraldéhyde-3-phosphate.

Les molécules désormais identiques sont réarrangées et phosphorylées et réarrangées à nouveau plusieurs fois en pyruvate (C₃H₄O₃). Dans les réactions finales, qui nécessitent NAD⁺, les molécules jumelles cèdent leurs phosphates au nom de l'ATP, ce qui signifie que cette phase produit quatre ATP. Ainsi, la glycolyse produit globalement deux ATP après avoir pris en compte les deux ATP « dépensés » dans la première phase.

Au final, les produits de la glycolyse sont le pyruvate, le NADH₂, deux atomes d'hydrogène libérés et de l'ATP. Étant donné que le produit initial est uniquement du glucose et que l'ATP apparaît plus tard, l'équation globale de la glycolyse est :

C₆H₁₂O₆ + 2 ATP + 2 NAD + 2 C₃H₄O₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

Le pyruvate passe ensuite aux mitochondries pour respiration aérobie si suffisamment d'oxygène est présent (ce qui est le cas chez l'homme la plupart du temps) mais reste dans le cytoplasme pour que la fermentation se transforme en lactate si le niveau d'oxygène est insuffisant.