Glicolisi: cos'è e quali sono le sue 10 fasi?

La glicolisi è un processo chimico che consente la respirazione e il metabolismo cellulare, in particolare attraverso la scomposizione del glucosio.

In questo articolo vedremo più nel dettaglio cos'è la glicolisi e a cosa serve, nonché le sue 10 fasi di azione.

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Cos'è la glicolisi?

Il termine "glicolisi" è composto dal greco "glycos" che significa "zucchero" e "lisi" che significa "decomposizione". In questo senso, la glicolisi è il processo mediante il quale la composizione del glucosio viene modificata per estrarre energia sufficiente a beneficio delle cellule. Infatti, non agisce solo come fonte di energia, ma anche influenza l'attività cellulare in modi diversi, senza necessariamente generare energia aggiuntiva.

Ad esempio produce un'elevata resa delle molecole che permettono il metabolismo e la respirazione cellulare sia aerobica che anaerobica. In generale, l'aerobica è un tipo di metabolismo che consiste nell'estrarre energia dalle molecole organiche dall'ossidazione del carbonio da parte dell'ossigeno. In anaerobico l'elemento utilizzato per ottenere l'ossidazione non è l'ossigeno ma il solfato o il nitrato.

Allo stesso tempo, il glucosio è una molecola organica composta da una membrana a 6 anelli presente nel sangue, e che generalmente è il risultato della trasformazione dei carboidrati in zuccheri. Per entrare nelle cellule, il glucosio viaggia attraverso le proteine ​​che lo trasportano dall'esterno dalla cellula al citosol (fluido intracellulare cioè il fluido che si trova al centro del cellule).

Attraverso la glicolisi, il glucosio viene convertito in un acido chiamato "pivurico" o "piruvato" che svolge un ruolo molto importante nell'attività biochimica. Questo processo avviene nel citoplasma (la parte della cellula che si trova tra il nucleo e la membrana). Ma affinché il glucosio diventi piruvato, deve verificarsi un meccanismo chimico molto complesso composto da diverse fasi.

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Le sue 10 fasi

La glicolisi è un processo studiato fin dal secondo decennio del XIX secolo, quando i chimici Louis Pasteur, Eduard Buchner, Arthur Harden e William Young iniziarono a dettagliare il meccanismo del of fermentazione. Questi studi hanno permesso di conoscere lo sviluppo e le diverse forme di reazione nella composizione delle molecole.

È uno dei più antichi meccanismi cellulari, ed è altrettanto il modo più veloce per ottenere energia e metabolizzare i carboidrati. Per questo è necessario che avvengano 10 diverse reazioni chimiche, divise in due grandi fasi. Il primo consiste nel consumare energia trasformando la molecola di glucosio in due molecole diverse; mentre la seconda fase consiste nell'ottenere energia trasformando le due molecole generate nella fase precedente.

Detto questo, vedremo di seguito le 10 fasi della glicolisi.

1. esochinasi

Il primo passo nella glicolisi consiste nel convertire la molecola di D-glucosio in una molecola di glucosio-6-fosfato (una molecola di glucosio fosforilata al carbonio 6). Per generare questa reazione deve partecipare un enzima noto come Esochinasi, che ha la funzione di attivare il glucosio in modo che possa essere utilizzato in processi successivi.

2. Fosfoglucosio isomerasi (Glucosio-6 P isomerasi)

La seconda reazione della glicolisi è la trasformazione del glucosio-6-fosfato in fruttosio-6-fosfato. Per questo deve agire un enzima chiamato fosfoglucosio isomerasi. Questa è la fase di definizione della composizione molecolare che consentirà di consolidare la glicolisi nelle due fasi successive.

3. Fosfofruttochinasi

In questa fase, il fruttosio-6-fosfato viene convertito in fruttosio 1,6-bisfosfato, attraverso l'azione della fosfofruttochinasi e del magnesio. È una fase irreversibile, che fa sì che la glicolisi inizi a stabilizzarsi.

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4. Aldolasse

Ora il fruttosio 1,6-bisfosfato è diviso in due zuccheri isomerici, cioè due molecole con lo stesso formula, ma i cui atomi sono ordinati in modo diverso, quindi hanno anche proprietà diverse. I due zuccheri sono il diidrossiacetone fosfato (DHAP) e la gliceraldeide 3-fosfato (GAP), e la divisione si verifica a causa dell'attività dell'enzima aldolasi.

5. Trifosfato isomerasi

La fase numero 5 consiste nel riservare la gliceraldeide fosfato per la fase successiva della glicolisi. Per questo, un enzima chiamato isomerasi trifosfato deve agire all'interno dei due zuccheri ottenuti nella fase precedente (diidrossiacetone fosfato e gliceraldeide 3-fosfato). Qui finisce la prima delle grandi tappe che descriviamo all'inizio di questa numerazione, la cui funzione è quella di generare dispendio energetico.

6. Gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi

In questa fase inizia l'ottenimento dell'energia (nei 5 precedenti era stata solo spesa). Continuiamo con i due zuccheri generati in precedenza e la loro attività è la seguente: produrre 1,3-bisfosfoglicerato, aggiungendo un fosfato inorganico alla gliceraldeide 3-fosfato.

Per aggiungere questo fosfato, l'altra molecola (gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi) deve essere deidrogenata. Ciò significa che l'energia del composto inizia ad aumentare.

7. fosfoglicerato chinasi

In questa fase avviene un altro trasferimento di un fosfato, per poter formare adenosina trifosfato e 3-fosfoglicerato. È la molecola 1,3-bisfosfoglicerato che riceve un gruppo fosfato dalla fosfoglicerato chinasi.

8. fosfoglicerato mutasi

Dalla suddetta reazione si ottiene il 3-fosfoglicerato. Ora è necessario generare 2-fosfoglicerato, attraverso l'azione di un enzima chiamato fosfoglicerato mutasi. Quest'ultimo sposta la posizione del fosfato dal terzo carbonio (C3) al secondo carbonio (C2), e quindi si ottiene la molecola prevista.

9. enolasi

Un enzima chiamato enolasi è responsabile della rimozione della molecola d'acqua dal 2-fosfoglicerato. In questo modo si ottiene il precursore dell'acido piruvico e ci stiamo avvicinando alla fine del processo di glicolisi. Questo precursore è il fosfoenolpiruvato.

10. piruvato chinasi

Alla fine, si verifica un trasferimento di fosforo dal fosfoenolpiruvato all'adenosina difosfato. Questa reazione avviene per azione dell'enzima piruvato chinasi e consente al glucosio di finire di trasformarsi in acido piruvico.

Riferimenti bibliografici:

• I passaggi della glicolisi-10 spiegati passo dopo passo con il diagramma (2018). MicrobiologyInfo.com. Estratto il 26 settembre 2018. Disponibile in https://microbiologyinfo.com/glycolysis-10-steps-explained-steps-by-steps-with-diagram/.