La glicolisi è la respirazione metabolica in 10 fasi del glucosio zucchero. Lo scopo della glicolisi è di produrre energia chimica per l'uso da parte di una cellula. Gli scienziati considerano la glicolisi un'antica via di respirazione perché può verificarsi in assenza di ossigeno, ecco come potrebbe consentire la sopravvivenza di batteri anaerobici primitivi che hanno preceduto l'ossigeno della Terra atmosfera.
La glicolisi richiede ingredienti specifici per funzionare. Gli input della glicolisi includono una cellula vivente, enzimi, glucosio e le molecole di trasferimento di energia nicotinammide adenina dinucleotide (NAD+) e adenosina trifosfato (ATP).
Leggi di più su cos'è la glicolisi.
Qual è lo scopo della glicolisi?
La glicolisi è utilizzata e presente in quasi tutti gli organismi viventi sulla Terra. Si ritiene che questa sia una delle prime vie metaboliche a sorgere sulla terra poiché non richiede ossigeno, che non era facilmente disponibile nell'atmosfera primitiva.
La glicolisi è il primo passo nelle vie metaboliche di molti organismi che prende lo zucchero e lo trasforma in energia cellulare utilizzabile. Utilizzando una combinazione di tutti gli input della glicolisi, questo processo trasforma uno zucchero a 6 atomi di carbonio in 2 molecole di piruvato, 2 ATP e 2 NADH, tutte dei quali vengono poi utilizzati in ulteriori vie metaboliche come il ciclo di Kreb, la fermentazione, la fosforilazione ossidativa e/o respirazione.
Maggiori informazioni sul risultato finale della glicolisi.
Zucchero a sei atomi di carbonio
L'input di base per la glicolisi è lo zucchero. Normalmente lo zucchero utilizzato è il glucosio, ma gli enzimi possono convertire altri zuccheri a sei atomi di carbonio, come il galattosio e il fruttosio, in sostanze intermedie che entrano nella via della glicolisi a valle del punto di partenza per glucosio.
Le piante e altri autotrofi creano glucosio durante la fotosintesi utilizzando l'energia solare e l'anidride carbonica. Gli eterotrofi devono ingerire il loro zucchero mangiando piante, autotrofi e altre fonti di cibo. Lo zucchero è disponibile in un'ampia varietà di alimenti direttamente o come amido e cellulosa, che si scompongono in glucosio. Il glucosio si dissolve in acqua e, con l'aiuto di enzimi, può essere facilmente trasportato dentro o fuori una cellula, a seconda delle sue concentrazioni relative su entrambi i lati della membrana cellulare.
Enzimi
Gli enzimi sono proteine che fungono da catalizzatori per reazioni biochimiche. Gli enzimi riducono l'energia necessaria per guidare una reazione senza essere consumati dal processo. Gli enzimi trasportatori del glucosio aiutano le cellule a importare il glucosio.
Il primo enzima all'interno della via della glicolisi è l'esochinasi, che converte il glucosio in glucosio-6-fosfato (G6P). Questo primo passaggio riduce la concentrazione di glucosio della cellula, aiutando così il glucosio aggiuntivo a diffondersi nella cellula. Il prodotto G6P non si diffonde facilmente fuori dalla cellula, quindi l'esochinasi in effetti blocca una molecola di glucosio per l'uso da parte della cellula. Nove altri enzimi partecipano alla glicolisi con uno utilizzato in ogni fase del processo.
ATP
L'ATP è un coenzima che immagazzina, trasporta e rilascia energia chimica all'interno delle cellule. Una molecola di ATP contiene tre gruppi fosfato, ciascuno tenuto da un legame ad alta energia. L'ATP produce energia chimica quando gli enzimi rimuovono uno o più gruppi fosfato. Nella reazione inversa, gli enzimi usano energia quando aggiungono fosfati ai precursori, con conseguente produzione di ATP.
La glicolisi richiede due molecole di ATP per iniziare, ma produce quattro ATP nell'ultimo passaggio, dando una resa netta di due ATP.
NAD+
Il NAD+ è un coenzima ossidante che accetta elettroni e protoni da altre molecole, creando la forma ridotta NADH. Nella reazione inversa, l'NADH agisce come un agente riducente che dona elettroni e protoni quando viene nuovamente ossidato in NAD+. NAD+ e NADH sono utilizzati in una varietà di vie biochimiche, inclusa la glicolisi, che richiedono un agente ossidante o riducente.
La glicolisi richiede due molecole di NAD+ per molecola di glucosio, producendo due NADH, due ioni idrogeno e due molecole di acqua. Il prodotto finale della glicolisi è il piruvato, che la cellula può ulteriormente metabolizzare per produrre una grande quantità di energia aggiuntiva.