Glicolisi, vie dei pentosi fosfato e gluconeogenesi

Glicolisi e destino del piruvato

La glicolisi è un processo metabolico con cui una molecola di glucosio è scissa in due di piruvato per generare 2 ATP e 2 NADH. Avviene nel citoplasma in due fasi e 10 reazioni sequenziali, ognuna catalizzata da un enzima diverso.

Fase preparatoria o di investimento

Nella prima fase, detta preparatoria o di investimento, si consumano due ATP e il glucosio è scisso in due gliceraldeide-3-fosfato (GAP).

• I reazione: esochinasi, in cui il glucosio è fosforilato in glucosio-6-fosfato (G6P) con consumo di ATP e formazione di un legame fosfoestereo.
• II reazione: fosfoglucosio isomerasi, in cui il G6P (aldoso) è isomerizzato a fruttosio-6-fosfato (F6P) (chetoso).
• III reazione: fosfofruttochinasi (PFK), in cui il F6P è fosforilato a fruttosio-1,6-bisfosfato (F1,6BP) dall'enzima PFK-1 con consumo di un'altra ATP. La PFK-2 catalizza l'attacco del secondo gruppo fosfato sulla posizione 2 del F6P. Questa reazione controlla la velocità di tutta la glicolisi.
• IV reazione: aldolasi, in cui il F1,6BP è scisso in GAP e diidrossiacetone fosfato (DHAP). Questa è una scissione aldolica con produzione di 2 monosaccaridi fosforilati a 3 atomi di carbonio.
• V reazione: trioso-fosfato-isomerasi (TPI), in cui il DHAP è isomerizzato a GAP che procederà nella glicolisi.

Fase di recupero energetico o di rendimento

Nella seconda fase, detta di recupero energetico o di rendimento, le due GAP sono convertite in piruvato con produzione di 2 ATP e 2 NADH.

• VI reazione: gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi (GAPDH), in cui la GAP è convertita in 1,3-bisfosfoglicerato (1,3BPG), grazie a due processi: ossidazione dell'aldeide ad acido carbossilico ad opera di NAD⁺ e sua fosforilazione, cioè attacco di gruppo fosfato, al –COOH.
• VII reazione: fosfoglicerato chinasi (PGK), in cui l'1,3BPG si trasforma in 3-fosfoglicerato (3PG) con produzione di ATP. Questa reazione è accoppiata con la sesta.
• VIII reazione: fosfoglicerato mutasi, in cui il 3PG è isomerizzato a 2-fosfoglicerato (2PG), con formazione dell'intermedio 2,3-bisfosfoglicerato (2,3BPG) che si dissocia dall'enzima e si lega alla deossiemoglobina.
• IX reazione: enolasi, in cui il 2PG è deidratato fosfoenolpiruvato (PEP), altamente energetico.
• X reazione: piruvato chinasi, in cui il PEP è idrolizzato a piruvato e l'energia liberata sintetizza ATP.

Reazione complessiva: glucosio + 2NAD⁺ + 2ADP + 2P_i → 2NADH + 2 piruvato + 2ATP + 2H₂O + 2H⁺

Destino del piruvato

Il piruvato ha destini diversi in base a condizioni aerobiche o anaerobiche. In condizioni anaerobiche esso può subire fermentazione lattica o alcolica. Nella fermentazione lattica il piruvato è convertito in lattato dalla lattato deidrogenasi.