Glicolisi: cos’è?
La glicolisi è il processo metabolico che funge da fondamento per la respirazione cellulare aerobica e anaerobica. Nella glicolisi, il glucosio viene convertito in piruvato. Il glucosio è una molecola ad anello che si trova nel sangue e di solito è il risultato della scomposizione dei carboidrati in zuccheri. Entra nelle cellule attraverso specifiche proteine trasportatrici che la spostano dall’esterno della cellula al citosol cellulare nel quale si trovano tutti gli enzimi glicolitici.
La glicolisi è il primo percorso utilizzato nella scomposizione del glucosio per estrarre energia. Si svolge nel citoplasma di entrambe le cellule procariotiche ed eucariotiche. Probabilmente è stato uno dei primi percorsi metabolici ad evolversi poiché è usato da quasi tutti gli organismi sulla terra. Il processo non utilizza l’ossigeno ed è, quindi, anaerobico.
Processo biologico della glicolisi: fase di investimento
- Il primo passo nella glicolisi è la conversione del D-glucosio in glucosio-6-fosfato. L’enzima che catalizza questa reazione è l’esochinasi.
- Nella seconda fase della glicolisi, un’isomerasi converte il glucosio-6-fosfato in uno dei suoi isomeri, il fruttosio-6-fosfato. Un enzima che catalizza la conversione di una molecola in uno dei suoi isomeri è un’isomerasi. Questo è il passaggio che consente la scissione dello zucchero.
- Il terzo passo è la fosforilazione del fruttosio-6-fosfato, catalizzata dall’enzima fosfofruttochinasi. Una seconda molecola di ATP dona un fosfato ad alta energia al fruttosio-6-fosfato, producendo fruttosio-1,6-bisfosfato. In questo percorso, la fosfofruttochinasi è un enzima limitante della velocità. È attivo quando la concentrazione di ADP è alta; è meno attivo quando i livelli di ADP sono bassi e la concentrazione di ATP è alta. Quindi, se c’è un ATP “sufficiente” nel sistema, il percorso rallenta. Questo è un tipo di inibizione del prodotto finale, poiché l’ATP è il prodotto finale del catabolismo del glucosio.
- La quarta fase della glicolisi impiega un enzima, l’aldolasi, per scindere l’1,6-bisfosfato in due isomeri a tre atomi di carbonio: diidrossiacetone-fosfato e gliceraldeide-3-fosfato.
- Nella quinta fase, un’isomerasi trasforma il diidrossiacetone fosfato nel suo isomero, gliceraldeide-3-fosfato. Quindi, il percorso continuerà con due molecole di un singolo isomero. A questo punto del percorso, c’è un investimento netto di energia da due molecole di ATP nella scomposizione di una molecola di glucosio.
Processo biologico della glicolisi: fase di rendimento
- Arrivati a questo punto, la glicolisi è costata alla cellula due molecole di ATP e ha prodotto due piccole molecole di zucchero a tre atomi di carbonio. Entrambe queste molecole procederanno attraverso la seconda metà del percorso in cui verrà estratta energia sufficiente per ripagare le due molecole di ATP utilizzate come investimento iniziale, producendo allo stesso tempo un profitto per la cellula di due molecole di ATP aggiuntive e due ancora più energetiche Molecole NADH.
- La fosfoglicerasi chinasi trasferisce un gruppo fosfato da 1,3-bisfosfoglicerato ad ADP per formare ATP e 3-fosfoglicerato.
- Il rimanente gruppo fosfato nel 3-fosfoglicerato si sposta dal terzo carbonio al secondo carbonio, producendo 2-fosfoglicerato (un isomero di 3-fosfoglicerato). L’enzima che catalizza questo passaggio è un mutasi (isomerasi).
- L’enzima enolasi rimuove una molecola d’acqua dal 2-fosfoglicerato per formare l’acido fosfoenolpiruvico. Si tratta di una reazione di disidratazione, con conseguente formazione di un doppio legame che aumenta l’energia potenziale.
- L’ultimo passaggio della glicolisi è catalizzato dall’enzima piruvato chinasi e porta alla produzione di una seconda molecola di ATP per fosforilazione a livello di substrato e acido piruvico composto.
