Cos'è glicolisi?
Glicolisi
La glicolisi (dal greco glykos = dolce e lysis = rottura) è una via metabolica universale che converte il glucosio (uno zucchero a sei atomi di carbonio) in piruvato (una molecola a tre atomi di carbonio) producendo una piccola quantità di ATP (adenosina trifosfato) ed NADH (nicotinammide adenina dinucleotide ridotto). Si tratta di un processo anaerobico, il che significa che non richiede ossigeno.
Fasi principali:
La glicolisi si compone di due fasi principali:
- Fase di investimento energetico: In questa fase, la cellula "investe" energia sotto forma di ATP per fosforilare il glucosio e renderlo più reattivo. Questa fase consuma 2 molecole di ATP per molecola di glucosio.
- Fase di recupero energetico: In questa fase, le molecole a tre atomi di carbonio derivate dal glucosio vengono convertite in piruvato, producendo 4 molecole di ATP e 2 molecole di NADH per molecola di glucosio.
Reazioni chiave:
- Fosforilazione del glucosio: Il glucosio viene fosforilato in glucosio-6-fosfato dall'enzima esochinasi o glucochinasi (nel fegato e nelle cellule beta pancreatiche), consumando 1 ATP. Vedi anche: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Fosforilazione%20del%20glucosio
- Isomerizzazione del glucosio-6-fosfato: Il glucosio-6-fosfato viene isomerizzato in fruttosio-6-fosfato dall'enzima fosfoglucoisomerasi.
- Fosforilazione del fruttosio-6-fosfato: Il fruttosio-6-fosfato viene fosforilato in fruttosio-1,6-bisfosfato dall'enzima fosfofruttochinasi-1 (PFK-1), consumando 1 ATP. Questo è un punto di regolazione cruciale della glicolisi. Vedi anche: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Fosfofruttochinasi-1
- Scissione del fruttosio-1,6-bisfosfato: Il fruttosio-1,6-bisfosfato viene scisso in due molecole a tre atomi di carbonio: diidrossiacetone fosfato (DHAP) e gliceraldeide-3-fosfato (G3P) dall'enzima aldolasi.
- Interconversione del DHAP e G3P: Il DHAP viene convertito in G3P dall'enzima trioso fosfato isomerasi. Solo il G3P può proseguire nella fase successiva.
- Ossidazione e fosforilazione del gliceraldeide-3-fosfato: Il G3P viene ossidato e fosforilato in 1,3-bisfosfoglicerato dall'enzima gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi (GAPDH), producendo 1 NADH per molecola di G3P.
- Trasferimento del fosfato dal 1,3-bisfosfoglicerato all'ADP: Il fosfato viene trasferito dal 1,3-bisfosfoglicerato all'ADP per formare ATP e 3-fosfoglicerato dall'enzima fosfoglicerato chinasi. Questa è una reazione di fosforilazione a livello del substrato.
- Trasposizione del fosfato: Il 3-fosfoglicerato viene isomerizzato in 2-fosfoglicerato dall'enzima fosfoglicerato mutasi.
- Deidratazione del 2-fosfoglicerato: Il 2-fosfoglicerato viene deidratato in fosfoenolpiruvato (PEP) dall'enzima enolasi.
- Trasferimento del fosfato dal PEP all'ADP: Il fosfato viene trasferito dal PEP all'ADP per formare ATP e piruvato dall'enzima piruvato chinasi. Questa è un'altra reazione di fosforilazione a livello del substrato e un importante punto di regolazione. Vedi anche: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Piruvato%20chinasi
Resa netta:
- 2 molecole di ATP (4 prodotte - 2 consumate)
- 2 molecole di NADH
- 2 molecole di piruvato
Destino del piruvato:
Il destino del piruvato dipende dalla presenza o assenza di ossigeno.
- In presenza di ossigeno (condizioni aerobiche): Il piruvato viene convertito in Acetil-CoA e entra nel ciclo di Krebs (o ciclo dell'acido citrico) e nella catena di trasporto degli elettroni per una produzione di energia molto più elevata. Vedi anche: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Ciclo%20di%20Krebs
- In assenza di ossigeno (condizioni anaerobiche): Il piruvato viene convertito in lattato (fermentazione lattica) o etanolo (fermentazione alcolica) per rigenerare NAD+ necessario per la glicolisi.
Regolazione:
La glicolisi è regolata a diversi livelli, principalmente attraverso il controllo degli enzimi esochinasi (o glucochinasi), PFK-1 e piruvato chinasi. Questi enzimi sono regolati allostericamente da diverse molecole, tra cui ATP, AMP, citrato e fruttosio-2,6-bisfosfato. La regolazione assicura che la velocità della glicolisi sia adatta alle esigenze energetiche della cellula.