La glycolyse est la respiration métabolique en 10 étapes du sucre glucose. Le but de la glycolyse est de produire de l'énergie chimique utilisable par une cellule. Les scientifiques considèrent la glycolyse comme une ancienne voie respiratoire car elle peut se produire en l'absence d'oxygène, c'est ainsi qu'il pourrait permettre la survie de bactéries anaérobies primitives antérieures à l'oxygène de la Terre atmosphère.
La glycolyse nécessite des ingrédients spécifiques pour fonctionner. Les apports de la glycolyse comprennent une cellule vivante, des enzymes, du glucose et les molécules de transfert d'énergie nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+) et adénosine triphosphate (ATP).
En savoir plus sur ce qu'est la glycolyse.
Quel est le but de la glycolyse?
La glycolyse est utilisée et présente dans presque tous les organismes vivants sur Terre. On pense que c'est l'une des premières voies métaboliques à apparaître sur terre car elle ne nécessite pas d'oxygène, qui n'était pas facilement disponible dans l'atmosphère primitive.
La glycolyse est la première étape dans les voies métaboliques de nombreux organismes qui prend le sucre et le transforme en énergie cellulaire utilisable. En utilisant une combinaison de toutes les entrées de la glycolyse, ce processus transforme un sucre à 6 carbones en 2 molécules de pyruvate, 2 d'ATP et 2 de NADH, toutes dont sont ensuite utilisés dans d'autres voies métaboliques comme le cycle de Kreb, la fermentation, la phosphorylation oxydative et/ou cellulaire respiration.
En savoir plus sur le résultat final de la glycolyse.
Sucre aux six carbones
L'entrée de base pour la glycolyse est le sucre. Normalement, le sucre utilisé est le glucose, mais les enzymes peuvent convertir d'autres sucres à six carbones, tels que le galactose et fructose, en substances intermédiaires qui entrent dans la voie de la glycolyse en aval du point de départ pour glucose.
Les plantes et autres autotrophes créent du glucose pendant la photosynthèse en utilisant l'énergie solaire et le dioxyde de carbone. Les hétérotrophes doivent ingérer leur sucre en mangeant des plantes, des autotrophes et d'autres sources de nourriture. Le sucre est disponible dans une grande variété d'aliments directement ou sous forme d'amidon et de cellulose, qui se décomposent en glucose. Le glucose se dissout dans l'eau et, avec l'aide d'enzymes, peut facilement être transporté dans ou hors d'une cellule, en fonction de ses concentrations relatives de chaque côté de la membrane cellulaire.
Enzymes
Les enzymes sont des protéines qui agissent comme catalyseurs de réactions biochimiques. Les enzymes réduisent l'énergie nécessaire pour entraîner une réaction sans être utilisées par le processus. Les enzymes de transport du glucose aident les cellules à importer du glucose.
La première enzyme de la voie de la glycolyse est l'hexokinase, qui convertit le glucose en glucose-6-phosphate (G6P). Cette première étape épuise la concentration de glucose de la cellule, aidant ainsi le glucose supplémentaire à diffuser dans la cellule. Le produit G6P ne diffuse pas facilement hors de la cellule, de sorte que l'hexokinase enferme en fait une molécule de glucose pour une utilisation par la cellule. Neuf autres enzymes participent à la glycolyse, une étant utilisée à chaque étape du processus.
ATP
L'ATP est une coenzyme qui stocke, transporte et libère de l'énergie chimique dans les cellules. Une molécule d'ATP contient trois groupes phosphate, chacun détenu par une liaison à haute énergie. L'ATP produit de l'énergie chimique lorsque les enzymes éliminent un ou plusieurs groupes phosphate. Dans la réaction inverse, les enzymes utilisent de l'énergie lors de l'ajout de phosphates aux précurseurs, ce qui entraîne la production d'ATP.
La glycolyse nécessite deux molécules d'ATP pour démarrer, mais produit quatre ATP à la dernière étape, ce qui donne un rendement net de deux ATP.
NAD+
Le NAD+ est une coenzyme oxydante qui accepte les électrons et les protons d'autres molécules, créant la forme réduite NADH. Dans la réaction inverse, le NADH agit comme un agent réducteur qui donne des électrons et des protons lorsqu'il est réoxydé en NAD+. Le NAD+ et le NADH sont utilisés dans diverses voies biochimiques, y compris la glycolyse, qui nécessitent un agent oxydant ou réducteur.
La glycolyse nécessite deux molécules de NAD+ par molécule de glucose, produisant deux NADH ainsi que deux ions hydrogène et deux molécules d'eau. Le produit final de la glycolyse est le pyruvate, que la cellule peut métaboliser davantage pour produire une grande quantité d'énergie supplémentaire.