Glicolisi: citoplasma e scopo
La glicolisilocalizzazione avviene nel citoplasma, dove si trovano tutti gli enzimi necessari. Lo scopo è la demolizione del glucosio tramite una parziale ossidazione che trasforma una molecola di glucosio (6C) in due molecole di piruvato (3C) con produzione di ATP e NADH. La glicolisi coinvolge anche altri monosaccaridi ed è la prima via di utilizzo dei monosaccaridi a scopo energetico. Sebbene l'energia liberata direttamente sia relativamente poca, si formano intermedi che produrranno molta energia successivamente, come il piruvato e il NADH.
Particolarità di eritrociti e cervello
La glicolisi è l'unico modo per ricavare energia negli eritrociti e nel cervello. Gli eritrociti sono ricchi di O2, ma non lo utilizzano: hanno necessità energetiche molto basse e fungono da trasportatori. Possono funzionare con poca ATP e la glicolisi è l'unico modo per ricavare energia. Il cervello non può utilizzare gli acidi grassi (AG) e l'unica fonte di energia è il glucosio.
Riciclo del NADH
Il NADH creato deve essere riciclato per tornare NAD. Questo processo dipende dalla presenza o assenza di O2:
- Aerobi (con O2): avviene la respirazione cellulare, che produce molta energia.
- Anaerobi (senza O2): avviene la fermentazione, che produce meno energia.
Fasi della glicolisi
La glicolisi è formata da 10 reazioni e può essere suddivisa in due fasi:
- Fase 1 (prime 5 reazioni): fase preparatoria (richiede ATP). L'energia dell'ATP viene spesa per aumentare il contenuto energetico degli intermedi nella via metabolica, e le catene carboniose di tutti gli esosi metabolizzati sono convertite in un prodotto comune, la gliceraldeide 3-fosfato.
- Fase 2 (ultime 5 reazioni): fase di recupero energetico (libera 2 ATP). Sebbene in totale vengano generati 4 ATP, la resa netta è di 2 ATP. L'energia è conservata mediante la formazione di 2 NADH per molecola di glucosio. La maggior parte dell'energia rimane nel prodotto finale, il piruvato.
La glicolisi è un processo essenzialmente irreversibile, spinto da una netta diminuzione dell'energia libera.
Rendimento finale
La reazione complessiva della glicolisi è:
Glucosio + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 Piruvato + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O.
Se ATP perde un fosfato (P) diventa ADP, e se perde un altro P diventa AMP (la loro somma in una cellula è costante). Tutti i metaboliti intermedi sono fosforilati. Si produce quindi acido (2H+), 2 NADH e 2 ATP. Il contenuto di NADH è limitato ed è necessario riossiderarlo a NAD attraverso reazioni successive.
Formazione delle molecole di piruvato
Si formano due molecole di piruvato perché si formano due molecole di gliceraldeide 3-fosfato, una direttamente dalla reazione 4 del fruttosio 1,6 bifosfato, e l'altra dalla reazione 5 del diidrossiacetone fosfato.
Reazione 1: fosforilazione del glucosio
La reazione è: glucosio → glucosio 6P, e si tratta di un processo irreversibile. Il glucosio viene attivato mediante una fosforilazione all'atomo C6 con ATP come donatore del gruppo fosforico.
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