La glicolisi è l'intero insieme di processi che il corpo esegue automaticamente. Come è noto l'uomo ha bisogno di molte energie per poter svolgere tutte le sue attività quotidiane, per questo deve mantenere una buona alimentazione a base di verdure, proteine, frutta e soprattutto, avere l'incorporazione di una delle più importanti fonti energetiche, ad esempio, glucosio. Il glucosio entra nel corpo attraverso il cibo e in diverse forme chimiche che in seguito diventeranno altre, questo avviene da diversi processi metabolici.
Cos'è la glicolisi
Sommario
La glicolisi rappresenta il modo in cui il corpo avvia la scomposizione delle molecole di glucosio per ottenere una sostanza in grado di fornire energia al corpo. Questa è la via metabolica responsabile dell'ossidazione del glucosio, al fine di acquisire energia per la cellula. Rappresenta il modo più immediato per catturare questa energia, inoltre, è una delle vie generalmente scelte all'interno del metabolismo dei carboidrati.
Tra le sue funzioni, è quella di generare molecole ad alta energia NADH e ATP come causa dell'origine dell'energia cellulare nei processi di fermentazione e respirazione aerobica.
Un'altra funzione che svolge la glicolisi è la creazione del piruvato (una molecola di base all'interno del metabolismo cellulare) che passa nel ciclo della respirazione cellulare come elemento della respirazione aerobica. Inoltre, genera 3 e 6 intermedi di carbonio, comunemente utilizzati in diversi processi cellulari.
La glicolisi è composta da 2 stadi, ciascuno composto da 5 reazioni. Lo stadio numero 1 comprende le prime cinque reazioni, quindi la molecola di glucosio originale viene convertita in due molecole di 3-fosfogliceraldeide.
Questa fase è generalmente chiamata fase preparativa, cioè è qui che il glucosio viene diviso in due molecole di 3 atomi di carbonio ciascuna; incorporando due acidi fosforici (due molecole di gliceraldeide 3 fosfato). È anche possibile che la glicolisi avvenga nelle piante, generalmente queste informazioni tendono ad essere spiegate in glicolisi pdf.
Scoperta della glicolisi
Nel 1860 furono effettuati i primi studi relativi all'enzima della glicolisi, elaborati da Louis Pasteur, il quale scoprì che la fermentazione avviene grazie all'intervento di vari microrganismi, anni dopo, nel 1897, Eduard Buchner scoprì un estratto cellula che potrebbe causare fermentazione.
Nel 1905 fu dato un altro contributo alla teoria, poiché Arthur Harden e William Young stabilirono che le frazioni cellulari di massa molecolare sono necessarie per la fermentazione, tuttavia, queste masse devono essere alte e sensibili al calore, cioè devono essere enzimi.
Hanno anche affermato che è necessaria una frazione citoplasmatica con una bassa massa molecolare e resistenza al calore, cioè coenzimi di tipo ATP, ADP e NAD +. Ci furono ulteriori dettagli che furono confermati nel 1940 con l'intervento di Otto Meyerhof e Luis Leloir che lo raggiunsero pochi anni dopo. Avevano alcune difficoltà nel determinare il percorso di fermentazione, inclusa la breve durata e le basse concentrazioni di intermedi nelle reazioni glicolitiche che finivano sempre per essere rapide.
Inoltre, è stato dimostrato che l'enzima glicolisi è presente nel citosol delle cellule eucariotiche e procariotiche, ma nelle cellule vegetali le reazioni glicolitiche erano nel ciclo di calvino, che si verifica all'interno dei cloroplasti. Organismi filogeneticamente antichi sono inclusi nella conservazione di questo percorso, è per loro che è considerato uno dei percorsi metabolici più antichi. Una volta terminata questa sintesi della glicolisi, possiamo parlare ampiamente dei suoi cicli o fasi.
Ciclo di glicolisi
Come accennato in precedenza, ci sono una serie di fasi o cicli nella glicolisi che sono della massima importanza, queste sono la fase del dispendio energetico e la fase del beneficio energetico, che può essere spiegata come uno schema di glicolisi o semplicemente elencando ciascuna delle reazioni di glicolisi. Questi, a loro volta, sono suddivisi in 4 parti o elementi fondamentali che verranno spiegati in dettaglio di seguito.
Fase di dispendio energetico
È una fase responsabile della trasformazione di una molecola di glucosio in due molecole di gliceraldeide, tuttavia, affinché ciò avvenga, sono necessari 5 passaggi, questi sono esochinasi, glucosio-6-P isomerasi, fosfofruttochinasi, aldolasi e triosio fosfato isomerasi, che verrà descritto in dettaglio di seguito:
- Esochinasi: per aumentare l'energia del glucosio, la glicolisi deve generare una reazione, questa è la fosforilazione del glucosio. Ora, affinché questa attivazione abbia luogo, è necessaria una reazione catalizzata dall'enzima esochinasi, cioè un trasferimento di un gruppo fosfato dall'ATP, che può essere aggiunto da un gruppo fosfato a una serie di molecole che sono simile al glucosio, inclusi mannosio e fruttosio. Una volta che si verifica questa reazione, può essere utilizzata in altri processi, ma solo quando necessario.
- Glucosio-6-P isomerasi: questo è un passaggio molto importante perché è qui che si definisce la geometria molecolare che andrà ad influenzare le fasi critiche della glicolisi, la prima è quella che aggiunge il gruppo fosfato al prodotto di reazione, la seconda è quando verranno create le due molecole di gliceraldeide che, finalmente, saranno i precursori del piruvato. Il glucosio 6 fosfato viene isomerizzato a fruttosio 6 fosfato in questa reazione e questo viene fatto attraverso l'enzima glucosio 6 fosfato isomerasi.
- Fosfofruttochinasi: in questo processo di glicolisi, la fosforilazione del fruttosio 6 fosfato viene effettuata al carbonio 1, inoltre, il dispendio di un ATP viene effettuato attraverso l'enzima fosfofruttochinasi 1, meglio noto come PFK1.
Per tutto quanto sopra, il fosfato ha una bassa energia di idrolisi e un processo irreversibile, ottenendo infine un prodotto chiamato fruttosio 1,6 bisfosfato. La qualità irreversibile è imperativa perché lo trasforma in un punto di controllo della glicolisi, ecco perché viene posto in questa e non nella prima reazione, perché ci sono altri substrati oltre al glucosio che riescono ad entrare nella glicolisi.
- Aldolasi: questo enzima riesce a scomporre il fruttosio 1,6 bisfosfato in due molecole di 3 atomi di carbonio chiamate triosi, queste molecole sono chiamate diidrossiacetone fosfato e gliceraldeide 3 fosfato. Questa rottura avviene grazie ad una condensazione aldolica che, tra l'altro, è reversibile.
Questa reazione ha come caratteristica principale un'energia libera compresa tra 20 e 25 Kj / mol e ciò non avviene in condizioni normali, ancor meno spontaneamente, ma quando si parla di condizioni intracellulari l'energia libera è piccola, questo perché c'è un bassa concentrazione di substrati ed è proprio questo che rende reversibile la reazione.
- Triose fosfato isomerasi: in questo processo di glicolisi c'è un'energia libera standard e positiva, questo genera un processo che non è favorito, ma genera un'energia libera negativa, questo significa che la direzione privilegiata è la formazione di G3P. Inoltre, si deve tenere conto che l'unica che può seguire i restanti passaggi della glicolisi è gliceraldeide 3 fosfato, quindi l'altra molecola generata dalla reazione diidrossiacetone fosfato viene convertita in gliceraldeide 3 fosfato.
Ci sono due vantaggi nella fosforilazione del glucosio, il primo si basa sul far diventare il glucosio un agente metabolico reattivo, il secondo è che si ottiene che il glucosio 6 fosfato non può attraversare la membrana cellulare, molto diverso dal glucosio, poiché ha una carica negativa fornita dal gruppo fosfato alla molecola, in questo modo, ne rende più complicato l'attraversamento. Tutto ciò impedisce la perdita del substrato energetico della cellula.
Inoltre, il fruttosio ha centri allosterici sensibili alle concentrazioni di intermedi come acidi grassi e citrato. In questa reazione viene rilasciato l'enzima fosfofruttochinasi 2, che è responsabile della fosforilazione al carbonio 2 e della sua regolazione.
In questa fase, viene consumato solo ATP nella prima e terza fase, inoltre, va ricordato nella quarta fase, viene generata una molecola di gliceraldeide-3-fosfato, ma in questa reazione viene generata una seconda molecola. Con questo si deve capire che, da lì, tutte le seguenti reazioni avvengono due volte, questo è dovuto a 2 molecole di gliceraldeide generate da quella stessa fase.
Fase di beneficio energetico
Mentre l'energia ATP viene consumata nella prima fase, in questa fase la gliceraldeide diventa una molecola con più energia, quindi finalmente si ottiene un beneficio finale: 4 molecole di ATP. Ciascuna delle reazioni di glicolisi è spiegata in questa sezione:
- Gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi: in questa reazione, la gliceraldeide -3-fosfato viene ossidata utilizzando NAD +, solo allora può essere aggiunto uno ione fosfato alla molecola, che viene svolto dall'enzima gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi in 5 passaggi, in questo modo, aumenta l'energia totale del composto.
- Fosfoglicerato chinasi: in questa reazione, l'enzima fosfoglicerato chinasi riesce a trasferire il gruppo fosfato di 1,3 bisfosfoglicerato ad una molecola di ADP, questo genera la prima molecola di ATP nella via dei benefici energetici. Poiché il glucosio viene trasformato in due molecole di gliceraldeide, in questa fase viene recuperato 2 ATP.
- Fosfoglicerato mutasi: ciò che avviene in questa reazione è il cambiamento di posizione del fosfato da C3 a C2, entrambe sono energie molto simili e reversibili con variazioni di energia libera prossime allo zero. Qui il 3 fosfoglicerato ottenuto dalla reazione precedente viene convertito in 2 fosfoglicerato, tuttavia, l'enzima che catalizza questa reazione è il fosfoglicerato mutasi.
- Enolasi: questo enzima dà la formazione di un doppio legame in 2 fosfoglicerato, questo provoca l'eliminazione di una molecola d'acqua che era stata formata da idrogeno da C2 e OH da C3, con conseguente fosfoenolpiruvato.
- Piruvato chinasi: qui avviene la defosforilazione del fosfoenolpiruvato, è allora che si ottengono l'enzima piruvato e ATP, una reazione irreversibile che avviene dalla piruvato chinasi (un enzima che, tra l'altro, è dipendente dal potassio e magnesio.
Prodotti della glicolisi
Poiché la direzione metabolica degli intermedi nelle reazioni dipende dalle esigenze cellulari, ogni intermediario può essere considerato come prodotto delle reazioni, quindi, ogni prodotto sarebbe (in ordine secondo le reazioni spiegate in precedenza) come segue:
- Glucosio 6 fosfato
- Fruttosio 6 fosfato
- Fruttosio 1,6 bisfosfato
- Diidrossiacetone fosfato
- Gliceraldeide 3 fosfato
- 1,3 bisfosfoglicerato
- 3 fosfoglicerato
- 2 fosfoglicerato
- Fosfoenolpiruvato
- Piruvato
Gluconeogenesi
È un percorso anabolico in cui la sintesi del glicogeno avviene attraverso un semplice precursore, questo è il glucosio 6 fosfato. La glicogenesi si verifica nel fegato e nei muscoli, ma in questi ultimi in misura minore. Si attiva attraverso l' insulina in risposta a livelli elevati di glucosio, che possono verificarsi dopo aver mangiato cibi che contengono carboidrati.
La gluconeogenesi viene creata incorporando unità di glucosio ripetute, che si presentano sotto forma di UDP-glucosio a un glicogeno splitter che esisteva in precedenza e che si basa sulle proteine della glicogenina, che è formata da due catene autoglicosilan e che, inoltre, possono collegare le loro catene a un ottamero di glucosio.
