Cosa è necessario per iniziare la glicolisi?

glicolisi è il processo di derivazione dell'energia sotto forma di ATP (adenosina trifosfato) dalla molecola di zucchero a sei atomi di carbonio glucosio (C₆H₁₂oh₆). Questa serie di dieci reazioni a fuoco rapido si verifica in tutte le cellule in natura. Negli organismi unicellulari come i batteri, è quasi sempre l'unica fonte di energia cellulare.

Negli organismi multicellulari come animali, piante e funghi che hanno l'attrezzatura cellulare per utilizzare l'ossigeno nelle loro reazioni, la glicolisi è solo il primo passo della respirazione cellulare. Per molecola di glucosio, la respirazione cellulare nel suo insieme produce 36-38 ATP, e la glicolisi da sola produce solo due ATP.

Dopo che una molecola di glucosio si è diffusa in una cellula attraverso la membrana cellulare, ha una coppia di gruppi fosfato attaccati ad essa nel corso della riorganizzazione. Viene quindi diviso in due e le molecole a tre atomi di carbonio identiche risultanti alla fine diventano piruvato. Il guadagno netto della glicolisi è di due ATP.

A un livello più granulare, la glicolisi è l'estrazione di energia trattenuta nei legami delle molecole di glucosio per l'uso di quell'energia da parte della cellula, con il costo per la molecola di glucosio che viene scomposta in qualcosa altro.

Le dieci diverse reazioni della glicolisi richiedono tutte la propria specializzazione enzimi, che sono proteine ​​che accelerano notevolmente le reazioni all'interno delle cellule. La cellula può controllare la velocità della glicolisi, e quindi il tasso di disponibilità di energia, rendendo alcuni enzimi più o meno disponibili.

Solo il glucosio è richiesto come reagente all'inizio della glicolisi, ma lungo il percorso devono essere forniti due ATP per spingere il processo al suo punto medio. Dopo che la molecola è stata scissa, il processo richiede un apporto costante di NAD⁺ procedere.

In particolare, l'ossigeno è non necessaria per la glicolisi e, in sua assenza, la glicolisi può essere mantenuta in corso dalla fermentazione. Questo processo converte il piruvato in lattato e, così facendo, fornisce il tanto necessario NAD⁺ alla glicolisi attraverso la conversione di NADH₂.

Quando il glucosio entra in una cellula, viene fosforilato (cioè ha un fosfato attaccato da un enzima). Viene quindi riorganizzato in un altro zucchero a sei atomi di carbonio, fruttosio. Questa molecola viene fosforilata una seconda volta in un diverso atomo di carbonio, a quel punto la prima fase della glicolisi è completa.

Questo è spesso chiamato il "fase di investimento" della glicolisi, perché anche se il risultato complessivo è la fornitura di energia, la cellula deve prima subire una modesta perdita. I due ATP necessari per fornire fosfati in questa fase sono quindi un investimento, ma che ripaga sempre.

All'inizio del cosiddetto "fase di ritorno", la molecola di fruttosio a sei atomi di carbonio, doppiamente fosforilata, viene scissa in due molecole a tre atomi di carbonio molto simili, ciascuna con il proprio gruppo fosfato; tutto uno viene rapidamente convertito nell'altro, gliceraldeide-3-fosfato.

Le molecole ora identiche vengono riarrangiate e fosforilate e riarrangiate ancora alcune volte in piruvato (C₃H₄oh₃). Nelle reazioni finali, che richiedono NAD⁺, le molecole gemelle cedono i loro fosfati in nome di ATP, il che significa che questa fase produce quattro ATP. Così la glicolisi produce complessivamente due ATP dopo aver tenuto conto dei due ATP "spesi" nella prima fase.

Alla fine, i prodotti della glicolisi sono piruvato, NADH₂, due atomi di idrogeno liberati e ATP. Poiché il prodotto iniziale è solo glucosio e l'ATP appare in seguito, l'equazione generale per la glicolisi è:

C₆H₁₂oh₆ + 2 ATP + 2 NAD+ 2 C₃H₄oh₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

Il piruvato procede poi ai mitocondri per respirazione aerobica se è presente abbastanza ossigeno (che negli esseri umani è la maggior parte delle volte) ma rimane nel citoplasma per la fermentazione per lattato se il livello di ossigeno è insufficiente.