Glycolyse est la conversion de la molécule de sucre à six carbones glucose à deux molécules du composé à trois carbones pyruvate et un peu d'énergie sous forme de ATP (adénosine triphosphate) et NADH (une molécule « porteuse d'électrons »). Il se produit dans toutes les cellules, à la fois procaryotes (c'est-à-dire celles qui n'ont généralement pas la capacité d'aérobie respiration) et eucaryotes (c'est-à-dire ceux qui ont des organites et utilisent la respiration cellulaire dans son intégralité).
Le pyruvate formé dans la glycolyse, un processus qui lui-même ne nécessite pas d'oxygène, se déroule chez les eucaryotes vers les mitochondries pour respiration aérobie, dont la première étape est la conversion du pyruvate en acétyl CoA (acétyl coenzyme A).
Mais s'il n'y a pas d'oxygène ou si la cellule manque de moyens pour effectuer la respiration aérobie (comme ceux de la plupart des procaryotes), le pyruvate devient autre chose. Dans respiration anaérobie, en quoi les deux molécules de pyruvate sont-elles converties en?
Glycolyse: la source du pyruvate
La glycolyse est la conversion d'une molécule de glucose, C6H12O6, à deux molécules de pyruvate, C3H4O3, avec de l'ATP, des ions hydrogène et du NADH générés en cours de route à l'aide de précurseurs d'ATP et de NADH :
C6H12O6 + 2 NAD + 2 ADP + 2 Pje → 2C3H4O3 + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP
Ici Pje signifie "phosphate inorganique, " ou un groupe phosphate libre non attaché à une molécule carbonée. ADP est adénosine diphosphate, qui diffère de l'ADP par, comme vous l'aurez deviné, un seul groupe phosphate libre.
Traitement du pyruvate chez les eucaryotes
Tout comme dans des conditions anaérobies, le produit final de la glycolyse dans des conditions aérobies est le pyruvate. Ce qui arrive au pyruvate dans des conditions aérobies, et uniquement dans des conditions aérobies, est respiration aérobie (initié par la réaction pont précédant le cycle de Krebs). Dans des conditions anaérobies, ce qui arrive au pyruvate est sa conversion en lactate pour aider à maintenir la glycolyse en amont.
Avant d'examiner de près le devenir du pyruvate en conditions anaérobies, il convient de regarder ce qui se passe à cette molécule fascinante dans les conditions normales que vous rencontrez vous-même habituellement - en ce moment, pour Exemple.
Oxydation au pyruvate: la réaction du pont
La réaction de pont, également appelée réaction de transition, a lieu dans les mitochondries des eucaryotes et implique la décarboxylation du pyruvate pour former de l'acétate, une molécule à deux carbones. Une molécule de coenzyme A est ajoutée à l'acétate pour former l'acétyl coenzyme A, ou acétyl CoA. Cette molécule entre alors le cycle de Krebs.
À ce stade, le dioxyde de carbone est excrété sous forme de déchet. Aucune énergie n'est requise et aucune n'est récoltée sous forme d'ATP ou de NADH.
Respiration aérobie après pyruvate
La respiration aérobie complète le processus de respiration cellulaire et comprend le cycle de Krebs et la chaîne de transport d'électrons, à la fois dans les mitochondries.
Le cycle de Krebs voit l'acétyl-CoA mélangé à une molécule à quatre carbones appelée oxaloacétate, dont le produit est à nouveau réduit en oxaloacétate; un peu d'ATP et beaucoup de porteurs d'électrons en résultent.
La chaîne de transport d'électrons utilise l'énergie des électrons dans les porteurs susmentionnés pour produire une grande quantité de ATP, avec oxygène requis comme accepteur d'électrons final pour empêcher l'ensemble du processus de reculer loin en amont, lors de la glycolyse.
Fermentation: Acide lactique
Lorsque la respiration aérobie n'est pas une option (comme chez les procaryotes) ou que le système aérobie est épuisé parce que la chaîne de transport d'électrons a été saturée (comme dans l'exercice de haute intensité, ou anaérobie, dans le muscle humain), la glycolyse ne peut plus continuer, car il n'y a plus de source de NAD_ pour la maintenir Aller.
Vos cellules ont une solution de contournement pour cela. Le pyruvate peut être converti en acide lactique, ou en lactate, pour générer suffisamment de NAD+ pour maintenir la glycolyse pendant un certain temps.
C3H4O3 + NADH → NAAD+ + C3H5O3
C'est la genèse de la fameuse "brûlure d'acide lactique" que vous ressentez lors d'un exercice musculaire intense, comme soulever des poids ou une série de sprints tous azimuts.