Les moyens par lesquels les cellules d'un être vivant extraient l'énergie des liaisons des molécules organiques dépendent du type d'organisme étudié.
Procaryotes (les domaines Bactéries et Archées) sont limités à la respiration anaérobie car ils ne peuvent pas utiliser l'oxygène. Eucaryotes (le domaine Eukaryota, qui comprend les animaux, les plantes, les protises et les champignons) incorporent de l'oxygène dans leur processus métaboliques et, par conséquent, peuvent obtenir beaucoup plus d'adénosine triphosphate (ATP) par molécule de carburant entrant dans le système.
Toutes les cellules, cependant, utilisent la série de réactions en dix étapes connues collectivement sous le nom de glycolyse. Chez les procaryotes, c'est généralement le seul moyen d'obtenir de l'ATP, la "monnaie énergétique" de toutes les cellules.
Chez les eucaryotes, c'est la première étape de la respiration cellulaire, qui comprend également deux voies aérobies: la Cycle de Krebs et le chaîne de transport d'électrons.
Réaction de glycolyse
Le produit final combiné de la glycolyse est deux molécules de pyruvate par molécule de glucose entrant dans le processus, plus deux molécules d'ATP et deux de NADH, un soi-disant porteur d'électrons à haute énergie.
La réaction nette complète de la glycolyse est :
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 CH3(C=O)COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
L'étiquette « net » est ici critique, car en réalité, deux ATP sont nécessaires dans la première partie de la glycolyse pour créer les conditions nécessaires à la deuxième partie, dans laquelle quatre ATP sont générés pour amener le bilan global à un plus-deux dans la colonne ATP.
Étapes de la glycolyse
Chaque étape de la glycolyse est catalysée par une enzyme particulière, comme il est d'usage pour toutes les réactions métaboliques cellulaires. Non seulement chaque réaction est influencée par une enzyme, mais chaque enzyme impliquée est spécifique de la réaction en question. Par conséquent, il existe une relation un à un réactif-enzyme en place.
La glycolyse est généralement divisée en deux phases qui indiquent le flux d'énergie impliqué.
Phase d'investissement : Les quatre premières réactions de la glycolyse comprennent la phosphorylation du glucose après son entrée dans le cytoplasme cellulaire; le réarrangement de cette molécule en un autre sucre à six carbones (fructose); la phosphorylation de cette molécule à un carbone différent pour donner un composé avec deux groupes phosphate; la division de cette molécule en une paire d'intermédiaires à trois carbones, chacun avec son propre groupe phosphate attaché.
Phase de paiement : L'un des deux composés à trois carbones phosphatés créés lors de la division du fructose-1,6-bisphosphate, le dihydroxyacétone phosphate (DHAP), est converti en l'autre, le glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P), ce qui signifie que deux molécules de G3P existent à ce stade pour chaque molécule de glucose entrant glycolyse.
Ensuite, ces molécules sont phosphorylées et, au cours des étapes suivantes, les phosphates sont décollés et utilisés pour créer de l'ATP lorsque les molécules à trois carbones sont réarrangées en pyruvate. En cours de route, deux NADH sont générés à partir de NAD+, un par molécule à trois carbones.
Ainsi, la réaction nette ci-dessus est satisfaite et vous pouvez maintenant répondre en toute confiance à la question « A la fin de la glycolyse, quelles molécules sont obtenues? »
Après la glycolyse
En présence d'oxygène dans les cellules eucaryotes, le pyruvate est transporté vers les organites appelés mitochondries, qui sont tout à propos respiration aérobie. Le pyruvate est débarrassé d'un carbone, qui sort du processus sous forme de déchet de dioxyde de carbone (CO2), et laissée comme acétyl coenzyme A.
Cycle de Krebs : Dans la matrice mitochondriale, l'acétyl CoA se combine avec le composé à quatre carbones oxaloacétate pour donner le citrate à six molécules de carbone. Cette molécule est réduite à l'oxaloacétate, avec la perte de deux CO2 et le gain d'un ATP, trois NADH et un FADH2 (un autre porteur d'électrons) par tour de cycle.
Cela signifie que vous devez doubler ces chiffres pour tenir compte du fait que deux acétyl-CoA entrent dans le Cycle de Krebs par molécule de glucose entrant dans la glycolyse.
Chaîne de transport d'électrons: Dans ces réactions, qui se produisent sur la membrane mitochondriale, les atomes d'hydrogène (électrons) des porteurs d'électrons susmentionnés sont dépouillés de leurs molécules porteuses utilisées pour conduire la synthèse d'une grande quantité d'ATP, environ 32 à 34 par glucose "en amont" molécule.