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Immagine Semplificata Della Glicolisi Cellulare

 

La glicolisi è una serie di reazioni biochimiche che facilitano l'estrazione dell'energia dal glucosio. Si tratta di un antico percorso di metabolismo presente nella maggior parte degli organismi viventi di oggi. Si svolge nel citosol delle cellule ed è il fondamento della respirazione cellulare aerobica e anaerobica.

La seguente equazione semplificata o "netta" rappresenta la reazione globale della glicolisi:

 

   C6H12O6  +  2NAD+  +  2ADP  +  2Pi  →  2C3H3O3-  +  2H+  +  2NADH  +  2ATP  +  2H2O


Tuttavia, il processo reale è molto più complicato e può essere suddiviso in due ampie fasi: la fase che richiede energia e la fase di rilascio dell'energia. Ognuna di queste è trattata più dettagliatamente di seguito.

1) Fase che richiede energia o di "investimento" di energia:

Il primo passo consiste nel fatto che la molecola di glucosio si divide in due molecole a tre emissioni di carbonio, noti come piruvati. Esiste un certo numero di passaggi che devono verificarsi affinché ciò avvenga.

- L'escaquinasi converte il glucosio in glucosio-6-fosfato utilizzando una molecola di ATP, che viene convertita in ADP.

- La fosfoglucosio isomerasi converte il glucosio-6-fosfato in fruttosio-6-fosfato.

- La fosfofructocinasi converte il fruttosio-6-fosfato in fruttosio-1,6-bisfosfato utilizzando una molecola di ATP, convertita in ADP.

La bisfosfato aldolasi catalizza la reazione per convertire il fruttosio-1,6-bisfosfato in due molecole a tre emissioni di carbonio: gliceraldeide-3-fosfato e diidroxiacetone fosfato o DHAP.

- La triossido fosfato isomerasi catalizza la conversione di DHAP a gliceraldeide-3-fosfato. Questa è una reazione reversibile, ma DHAP è finalmente esaurito perché la gliceraldehide-3-fosfato continua nella fase successiva della glicolisi.

La molecola di glucosio viene riorganizzata in modo che due gruppi di fosfati siano in grado di adattarsi. Questa reazione richiede energia sotto forma di due molecole di ATP. La molecola è ormai instabile e si chiama fruttosio-1,6-bisfosfato.

Da questo punto la molecola può dividersi per formare due zuccheri a tre emissioni di carbonio con un gruppo di fosfato attaccato, noto come gliceraldeide-3-fosfato e DHAP, che viene anche convertito in forma di gliceraldeide-3-fosfato.

Questa fase è conosciuta come la fase che richiede energia o la fase di investimento energetico perché è necessaria l'energia sotto forma di ATP per formare la molecola di fruttosio instabile da quella di glucosio.

2) Fase di rilascio dell'energia o fase di rendimento energetico:

Nella fase di rilascio dell'energia, le molecole di gliceraldeide-3-fosfato vengono convertite in zuccheri a tre emissioni di carbonio senza il gruppo fosfato, noto come piruvato.

Questa reazione rilascia l'energia quando le molecole diventano più stabili convertendo un NAD+ in NADH e due ADP in ATP per ciascuna molecola di gliceraldeide-3-fosfato.

Le fasi dettagliate della fase di rilascio energetico della glicolisi sono le seguenti:

- Una reazione redox avviene per convertire la gliceraldeide-3-fosfato in 1,3-bisfosoglicerato, liberando uno ione H+ da NAD+ a NADH allo stesso tempo.

- La fosfiglicerato chinasi converte 1,3-bisfosglicerato in 3-fosfoglicerato, convertendo contemporaneamente ADP in ATP.

- La fosfiglicerina mutasi converte 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato.

- L'enolasi converte 2-fosfoglicerato in fosfoenolpiruvato o PEP, rilasciando simultaneamente una molecola d'acqua.

- La piruvato chinasi converte il PEP in piruvato, convertendo contemporaneamente ADP in ATP.

Prodotti della glicolisi:

Quando si sono verificati sia la fase di glicolisi che richiede energia, sia quella che rilascia energia, i prodotti della reazione complessiva comprendono due molecole di piruvato, due molecole di ATP e due molecole NADH.

In presenza di ossigeno, le molecole di piruvato possono essere suddivise attraverso l'ossidazione nella respirazione cellulare per formare più energia sotto forma di ATP e di anidride carbonica. Le molecole NADH vanno avanti e indietro fra gli stati ossidati e ridotti (NAD+ e NADH).

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