La glicòlisi è un processo metabolico attraverso il quale una molecola di glucosio viene scissa in due molecole di piruvato al fine di generare molecole a più alta energia, come 2 molecole di ATP e 2 molecole di NADH per ogni molecola di glucosio utilizzata. Il termine deriva dal greco antico, γλυκύς (glykýs), che significa «dolce», e λύσις (lýsis), che significa «scissione». Possiamo tradurre in “rottura” o “scissione dello zucchero”.
La glicolisi è composta da una serie di reazioni che aiutano a estrarre energia dal glucosio. Questo è un antico percorso del metabolismo che è presente nella maggior parte degli organismi viventi oggi. Si svolge nel citosol di una cellula ed è il fondamento della respirazione cellulare aerobica e anaerobica.
Tuttavia, il processo reale è molto più complicato e può essere suddiviso in due fasi principali: la fase che richiede energia e la fase di rilascio di energia.
Fase di richiesta di energia
Il primo passo è che la molecola di glucosio si divida in due molecole di carbonio, che sono note come piruvati. Ci sono un numero di passaggi che devono verificarsi affinché ciò accada.
- L’esochinasi converte il glucosio in glucosio-6-fosfato usando ATP, che viene convertito in ADP.
- La fosfoglucosio isomerasi converte il glucosio-6-fosfato in fruttosio-6-fosfato.
- La fosfofuctokinasi converte il fruttosio-6-fosfato in fruttosio-1,6-bisfosfato usando un ATP, che viene convertito in ADP.
- Bifosfato aldolasi catalizza la reazione per convertire il fruttosio-1,6-bisfosfato in due molecole di tre atomi di carbonio: gliceraldeide-3-fosfato e diidrossiacetone fosfato (DHAP).
- Triose fosfato isomerasi catalizza la conversione di DHAP in gliceraldeide-3-fosfato. Questa è una reazione reversibile, ma il DHAP viene alla fine esaurito perché la gliceraldeide-3-fosfato continua nella fase successiva della glicolisi.
La molecola di glucosio viene riorganizzata in modo tale che due gruppi fosfato possano attaccarsi ad esso. Questa reazione richiede energia sotto forma di due molecole di ATP. La molecola è ora instabile e indicata come fruttosio-1,6, -bisfosfato.
Da questo punto, la molecola può dividersi per formare due zuccheri a tre atomi di carbonio con un gruppo fosfato collegato, noto come gliceraldeide-3-fosfato e DHAP, che viene anche convertito per formare gliceraldeide-3-fosfato.
Questa fase è conosciuta come la fase che richiede energia o la fase di investimento di energia perché l’energia sotto forma di ATP è necessaria per formare la molecola instabile di fruttosio dal glucosio.
Fase di rilascio dell’energia
Nella fase di rilascio di energia, le molecole di gliceraldeide-3-fosfato vengono convertite in zuccheri a tre atomi di carbonio senza il gruppo fosfato, noto come piruvato. Questa reazione rilascia energia mentre le molecole diventano più stabili convertendo un NAD + in NADH e due ADP in ATP per ciascuna molecola di gliceraldeide-3-fosfato.
I passaggi dettagliati della fase di rilascio energetico della glicolisi sono i seguenti:
- Si verifica una reazione per convertire la gliceraldeide-3-fosfato in 1,3-bisphosphoglycerate, rilasciando allo stesso tempo uno ione H + da NAD + a NADH.
- La fosfoglicerasi chinasi converte l’1,3-bisfosfoglicerato in 3-fosfoglicerato, convertendo contemporaneamente l’ADP in ATP.
- La fosfoglicerasi mutasi converte il 3-fosfoglicerato in 2-fosfoglicerato.
- Enolase converte il 2-fosfoglicerato in fosfoenolpiruvato (PEP), rilasciando contemporaneamente una molecola di acqua.
- La piruvato-chinasi converte PEP in piruvato, convertendo contemporaneamente ADP in ATP.
Prodotti di glicolisi
Quando si sono verificate entrambe le fasi di glicolisi che richiedono energia e rilascio di energia, i prodotti della reazione globale comprendono due molecole di piruvato, due molecole di ATP e due molecole di NADH.
In presenza di ossigeno, le molecole di piruvato possono essere scomposte attraverso l’ossidazione nella respirazione cellulare per formare più energia sotto forma di ATP e anidride carbonica. Le molecole di NADH vanno avanti e indietro tra gli stati ossidati e riducenti (NAD + e NADH).
Importanza della glicolisi
Negli esseri viventi la glicolisi costituisce il primo stadio delle vie metaboliche di produzione di energia; essa permette l’utilizzo del glucosio e di altri zuccheri semplici, come il fruttosio e il galattosio. Nell’uomo, alcuni tessuti, che solitamente hanno un metabolismo aerobico, in alcune condizioni particolari di carenza di ossigeno, hanno la capacità di ricavare energia grazie alla glicolisi anaerobia.
Questo accade, per esempio, nel tessuto muscolare striato sottoposto a un intenso e prolungato sforzo fisico: in questo modo la flessibilità del sistema di produzione energetica, che può seguire vie chimiche differenti, permette all’organismo di soddisfare le proprie necessità.
Non tutti i tessuti sono tuttavia in grado di sopportare l’assenza di ossigeno; il muscolo cardiaco, ad esempio, ha una minore capacità di compiere glicolisi, quindi più difficilmente riesce a sopportare condizioni di anaerobiosi.
Riferimenti:
- https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/glycolysis/a/glycolysis
- http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/glycolysis.html
- http://www.microbiologyinfo.com/glycolysis-10-steps-explained-steps-by-steps-with-diagram/
- http://www.els.net/WileyCDA/ElsArticle/refId-a0000619.html
