glicolisi è la conversione della molecola di zucchero a sei atomi di carbonio glucosio a due molecole del composto a tre atomi di carbonio piruvato e un po' di energia sotto forma di ATP (adenosina trifosfato) e NADH (una molecola "portatrice di elettroni"). Si verifica in tutte le cellule, sia procariotiche (cioè quelle generalmente prive della capacità di attività aerobica). respirazione) ed eucariotiche (cioè quelle che hanno organelli e fanno uso della respirazione cellulare nella sua interezza).
il piruvato formato nella glicolisi, un processo che di per sé non richiede ossigeno, procede negli eucarioti ai mitocondri per respirazione aerobica, il cui primo passo è la conversione del piruvato in acetil CoA (acetil coenzima A).
Ma se non è presente ossigeno o alla cellula mancano i modi per eseguire la respirazione aerobica (come fanno quelli della maggior parte dei procarioti), il piruvato diventa qualcos'altro. Nel respirazione anaerobica, in cosa si convertono le due molecole di piruvato??
Glicolisi: la fonte del piruvato
La glicolisi è la conversione di una molecola di glucosio, C6H12oh6, a due molecole di piruvato, C3H4oh3, con un po' di ATP, ioni idrogeno e NADH generati lungo il percorso con l'aiuto di precursori di ATP e NADH:
C6H12oh6 + 2 NAD + 2 ADP + 2 Pio → 2 C3H4oh3 + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP
Qui Pio sta per "fosfato inorganico," o un gruppo fosfato libero non attaccato a una molecola contenente carbonio. ADP è adenosina difosfato, che differisce dall'ADP per, come avrai intuito, un singolo gruppo fosfato libero.
Elaborazione del piruvato negli eucarioti
Proprio come in condizioni anaerobiche, il prodotto finale della glicolisi in condizioni aerobiche è il piruvato. Quello che succede al piruvato in condizioni aerobiche, e solo in condizioni aerobiche, è respirazione aerobica (iniziato dalla reazione ponte che precede il ciclo di Krebs). In condizioni anaerobiche, ciò che accade al piruvato è la sua conversione in lattato per aiutare a mantenere la glicolisi in movimento a monte.
Prima di esaminare da vicino il destino del piruvato in condizioni anaerobiche, vale la pena guardare cosa succede a questa affascinante molecola nelle condizioni normali che tu stesso sperimenti di solito - proprio ora, per esempio.
Ossidazione del piruvato: la reazione del ponte
La reazione ponte, detta anche reazione di transizione, avviene nei mitocondri degli eucarioti e comporta la decarbossilazione del piruvato per formare acetato, una molecola a due atomi di carbonio. Una molecola di coenzima A viene aggiunta all'acetato per formare acetil coenzima A o acetil CoA. Questa molecola poi entra il ciclo di Krebs.
A questo punto, l'anidride carbonica viene espulsa come prodotto di scarto. Non è richiesta energia né viene raccolta sotto forma di ATP o NADH.
Respirazione aerobica dopo il piruvato
La respirazione aerobica completa il processo di respirazione cellulare e comprende il ciclo di Krebs e il catena di trasporto degli elettroni, sia nei mitocondri.
Il ciclo di Krebs vede l'acetil CoA miscelato con una molecola a quattro atomi di carbonio chiamata ossalacetato, il cui prodotto viene nuovamente ridotto in sequenza ad ossalacetato; ne risultano un po' di ATP e molti portatori di elettroni.
La catena di trasporto degli elettroni utilizza l'energia negli elettroni in quei suddetti vettori per produrre una grande quantità di ATP, con ossigeno richiesto come accettore finale di elettroni per impedire all'intero processo di risalire molto a monte, alla glicolisi.
Fermentazione: acido lattico
Quando la respirazione aerobica non è un'opzione (come nei procarioti) o il sistema aerobico è esaurito perché la catena di trasporto degli elettroni è stata saturata (come nell'esercizio ad alta intensità, o anaerobico, nel muscolo umano), la glicolisi non può più continuare, perché non c'è più una fonte di NAD_ per mantenerla andando.
Le tue cellule hanno una soluzione per questo. Il piruvato può essere convertito in acido lattico, o lattato, per generare abbastanza NAD+ per mantenere la glicolisi attiva per un po'.
C3H4oh3 + NADH → NAD+ + C3H5oh3
Questa è la genesi del famigerato "bruciore di acido lattico" che si avverte durante un intenso esercizio muscolare, come il sollevamento pesi o una serie di sprint a tutto campo.