Come si verifica la glicolisi?

glicolisi è il processo biochimico universale che converte un nutriente (lo zucchero a sei atomi di carbonio glucosio) in energia utilizzabile (ATP, o adenosina trifosfato). La glicolisi avviene nel citoplasma di tutte le cellule viventi, continuata a fluire da una raffica di enzimi glicolitici specifici.

Mentre la resa energetica della glicolisi è, molecola per molecola, molto inferiore a quella ottenuta dalla respirazione aerobica: due ATP per molecola di glucosio consumati per la sola glicolisi vs. 36 a 38 per tutte le reazioni della respirazione cellulare combinate - è tuttavia una delle più onnipresenti e processi affidabili, nel senso che tutte le cellule lo utilizzano, anche se non tutte possono fare affidamento esclusivamente su di esso per la loro energia esigenze.

La glicolisi è un processo anaerobico, il che significa che non richiede ossigeno. Fare attenzione a non confondere "anaerobico" con "si verifica solo negli organismi anaerobici". glicolisi si verifica nel citoplasma delle cellule procariotiche ed eucariotiche.

Inizia quando il glucosio, che ha la formula C₆H₁₂oh₆ e una massa molecolare di 180,156 grammi, diffonde in una cellula attraverso la membrana plasmatica lungo il suo gradiente di concentrazione.

Quando ciò accade, il glucosio carbonio numero sei, che si trova all'esterno dell'anello esagonale primario della molecola, diventa immediatamente fosforilato (cioè ha un gruppo fosfato attaccato ad esso). La fosforilazione del glucosio rende la molecola glucosio-6-fosfato (G6P) elettricamente negativa e quindi la intrappola all'interno della cellula.

Dopo altre nove reazioni e un investimento di energia, compaiono i prodotti della glicolisi: due molecole di piruvato (C₃H₈oh₆) più un paio di ioni idrogeno e due molecole di NADH, un "veicolo di elettroni" cruciale nelle reazioni "a valle" della respirazione aerobica, che avvengono nei mitocondri.

L'equazione netta per le reazioni della glicolisi può essere scritta come questa:

C₆H₁₂oh₆ + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD⁺→ 2 C₃H₄oh₃ + 2 H⁺ + 2 NADH + 2 ATP

Qui, Pi rappresenta fosfato libero e ADP sta per adenosina difosfato, il nucleotide che funge da precursore diretto della maggior parte dell'ATP nel corpo.

Dopo che G6P si è formato nella prima fase della glicolisi sotto la direzione dell'enzima esochinasi, la molecola viene riorganizzata senza perdita o guadagno di atomi in fruttosio-6-fosfato, un altro derivato dello zucchero. Quindi, la molecola viene nuovamente fosforilata, questa volta al carbonio numero 1. Il risultato è fruttosio-1,6-bifosfato (FBP), uno zucchero doppiamente fosforilato.

Sebbene questo passaggio richieda una coppia di ATP come fonte delle fosforilazioni che si verificano qui, queste non sono mostrate nel equazione complessiva della glicolisi perché vengono annullate da due dei quattro ATP prodotti nella seconda parte di glicolisi. Quindi la produzione netta di due ATP significa in realtà un "buy-in" iniziale di due ATP per produrre quattro ATP in tutto alla fine del processo.

L'FBP a sei atomi di carbonio e doppiamente fosforilato viene suddiviso in una coppia di molecole a tre atomi di carbonio, singolarmente fosforilate, una delle quali si riorganizza rapidamente nell'altra. Quindi la seconda parte della glicolisi prende il via con la produzione di una coppia di molecole di gliceraldeide-3-fosfato (GA3P).

È importante sottolineare che tutto ciò che accade da questo punto in avanti è raddoppiato rispetto alla reazione complessiva. Pertanto, poiché ogni molecola di GA3P viene sistematicamente riorganizzata in piruvato producendo due ATP e un NAD, il conteggio totale aumenta del doppio. Alla fine della glicolisi, due piruvati sono pronti per essere inviati verso i mitocondri finché l'ossigeno è presente.

• Se l'ossigeno è limitato, come durante l'esercizio intenso, fermentazione si verifica. Il piruvato viene convertito in lattato, che genera abbastanza NAD+ per consentire il proseguimento della glicolisi.