La glycolyse est l'ensemble des processus que le corps exécute automatiquement. Comme on le sait, l'homme a besoin de beaucoup d'énergie pour pouvoir mener à bien toutes ses activités quotidiennes, pour cela il doit maintenir une bonne alimentation à base de légumes, de protéines, de fruits et surtout d'incorporer l'une des sources d'énergie les plus importantes., par exemple, le glucose. Le glucose pénètre dans le corps par la nourriture et sous différentes formes chimiques qui seront ensuite converties en d'autres, cela se produit à partir de différents processus métaboliques.
Qu'est-ce que la glycolyse
Table des matières
La glycolyse représente la manière dont le corps amorce la dégradation des molécules de glucose pour obtenir une substance qui peut fournir de l'énergie au corps. Il s'agit de la voie métabolique responsable de l'oxydation du glucose, afin d'acquérir de l'énergie pour la cellule. Il représente le moyen le plus immédiat de capter cette énergie, de plus, c'est l'une des voies généralement choisies au sein du métabolisme des glucides.
L'une de ses fonctions est de générer des molécules à haute énergie NADH et ATP comme cause de l'origine de l'énergie cellulaire dans les processus de fermentation et de respiration aérobie.
Une autre fonction de la glycolyse est la création de pyruvate (une molécule de base dans le métabolisme cellulaire) qui passe dans le cycle de la respiration cellulaire en tant qu'élément de la respiration aérobie. De plus, il génère 3 et 6 intermédiaires de carbone, qui sont couramment utilisés dans différents processus cellulaires.
La glycolyse est composée de 2 étapes, chacune composée de 5 réactions. L'étape numéro 1 comprend les cinq premières réactions, puis la molécule de glucose d'origine est convertie en deux molécules de 3-phosphoglycéraldéhyde.
Cette étape est généralement appelée étape préparative, c'est-à-dire que c'est ici que le glucose est divisé en deux molécules de 3 carbones chacune; incorporant deux acides phosphoriques (deux molécules de glycéraldéhyde 3 phosphate). Il est également possible que la glycolyse se produise dans les plantes, généralement cette information a tendance à être expliquée dans glycolyse pdf.
Découverte de la glycolyse
En 1860, les premières études liées à l'enzyme de glycolyse ont été menées, qui ont été préparées par Louis Pasteur, qui a découvert que la fermentation se produit grâce à l'intervention de divers micro-organismes, des années plus tard, en 1897, Eduard Buchner a découvert un extrait cellule qui pourrait provoquer une fermentation.
En 1905, une autre contribution à la théorie a été apportée, car Arthur Harden et William Young ont déterminé que les fractions cellulaires de la masse moléculaire sont nécessaires pour que la fermentation ait lieu, cependant, ces masses doivent être élevées et sensibles à la chaleur, c'est-à-dire qu'elles doivent être des enzymes..
Ils ont également affirmé qu'une fraction cytoplasmique de faible masse moléculaire et de résistance à la chaleur est nécessaire, c'est-à-dire des coenzymes de type ATP, ADP et NAD +. Plus de détails se confirmèrent en 1940 avec l'intervention d'Otto Meyerhof et de Luis Leloir, qui le rejoignirent quelques années plus tard. Ils ont eu quelques difficultés à déterminer le chemin de fermentation, notamment la courte durée de vie et les faibles concentrations d'intermédiaires dans les réactions glycolytiques qui finissaient toujours par être rapides.
En outre, il a été démontré que l' enzyme de glycolyse se produit dans le cytosol des cellules eucaryotes et procaryotes, mais dans les cellules végétales, des réactions glycolytiques ont été trouvées dans le cycle de calvin, qui se produit dans les chloroplastes. Des organismes phylogénétiquement anciens sont inclus dans la conservation de cette voie, c'est pour eux qu'elle est considérée comme l'une des voies métaboliques les plus anciennes. Une fois cette glycolyse sommaire terminée, vous pouvez parler longuement de ses cycles ou phases.
Cycle de glycolyse
Comme mentionné précédemment, il existe une série de phases ou de cycles dans la glycolyse qui sont de la plus haute importance, ce sont la phase de dépense énergétique et la phase de bénéfice énergétique, qui peut être expliquée comme un schéma de glycolyse ou simplement en énumérant chacune des réactions de glycolyse. Ceux-ci, à leur tour, sont décomposés en 4 parties ou éléments fondamentaux qui seront expliqués en détail ci-dessous.
Phase de dépense énergétique
C'est une phase qui est responsable de la transformation d'une molécule de glucose en deux molécules de glycéraldéhyde, cependant, pour cela, 5 étapes sont nécessaires, ce sont l'hexokinase, la glucose-6-P isomérase, la phosphofructokinase, l'aldolase et le triose. la phosphate isomérase, qui sera détaillée ci-dessous:
- Hexokinase: pour augmenter l'énergie du glucose, la glycolyse doit générer une réaction, c'est la phosphorylation du glucose. Or, pour que cette activation ait lieu, une réaction catalysée par l'enzyme hexokinase est nécessaire, c'est-à-dire un transfert d'un groupe phosphate de l'ATP, qui peut être ajouté d'un groupe phosphate à une série de molécules qui sont similaire au glucose, y compris le mannose et le fructose. Une fois que cette réaction se produit, elle peut être utilisée dans d'autres processus, mais seulement lorsque cela est nécessaire.
- Glucose-6-P isomérase: c'est une étape très importante car c'est ici que se définit la géométrie moléculaire qui affectera les phases critiques de la glycolyse, la première est celle qui ajoute le groupement phosphate au produit de la réaction, le second est celui de la création des deux molécules de glycéraldéhyde qui, finalement, seront les précurseurs du pyruvate. Le phosphate de glucose 6 est isomérisé en phosphate de fructose 6 dans cette réaction et il le fait par l'intermédiaire de l'enzyme glucose 6 phosphate isomérase.
- Phosphofructokinase: dans ce processus de glycolyse, la phosphorylation du fructose 6 phosphate est réalisée au carbone 1, de plus, la dépense d'un ATP est réalisée par l'enzyme phosphofructokinase 1, mieux connue sous le nom de PFK1.
En raison de tout ce qui précède, le phosphate a une faible énergie d'hydrolyse et un processus irréversible, obtenant finalement un produit appelé fructose 1,6 bisphosphate. La qualité irréversible est impérative car elle en fait un point de contrôle de la glycolyse, c'est pourquoi elle est placée dans celle-ci et non dans la première réaction, car il existe d'autres substrats en dehors du glucose qui parviennent à entrer dans la glycolyse.
- Aldolase: cette enzyme brise le fructose 1,6 bisphosphate en deux molécules à 3 carbones appelées trioses, ces molécules sont appelées phosphate de dihydroxyacétone et phosphate de glycéraldéhyde 3. Cette rupture se fait grâce à une condensation aldolique qui, d'ailleurs, est réversible.
Cette réaction a pour principale caractéristique une énergie libre comprise entre 20 et 25 Kj / mol et cela ne se produit pas dans des conditions normales, encore moins spontanément, mais lorsqu'il s'agit de conditions intracellulaires, l'énergie libre est faible, c'est parce qu'il y a un faible concentration de substrats et c'est précisément cela qui rend la réaction réversible.
- Triose phosphate isomérase: dans ce processus de glycolyse, il y a une énergie libre standard et positive, cela génère un processus qui n'est pas favorisé, mais génère une énergie libre négative, cela signifie que la direction privilégiée est la formation de G3P. De plus, il faut tenir compte du fait que la seule qui peut suivre les étapes restantes de la glycolyse est le phosphate de glycéraldéhyde 3, de sorte que l'autre molécule générée par la réaction de dihydroxyacétone phosphate est convertie en phosphate de glycéraldéhyde 3.
Il y a deux avantages dans la phosphorylation du glucose, le premier est basé sur la transformation du glucose en un agent métabolique réactif, le second est qu'il est réalisé que le glucose 6 phosphate ne peut pas traverser la membrane cellulaire, très différent du glucose, comme il a une charge négative fournie par le groupe phosphate à la molécule, de cette manière, il le rend plus compliqué à traverser. Tout cela évite la perte du substrat énergétique de la cellule.
De plus, le fructose possède des centres allostériques sensibles aux concentrations d'intermédiaires tels que les acides gras et le citrate. Dans cette réaction, l'enzyme phosphofructokinase 2 est libérée, qui est responsable de la phosphorylation en carbone 2 et de sa régulation.
Dans cette étape, seul l'ATP est consommé dans les première et troisième étapes.De plus, il convient de se rappeler que dans la quatrième étape, une molécule de glycéraldéhyde-3-phosphate est générée, mais dans cette réaction, une deuxième molécule est générée. Avec cela, il faut comprendre que, à partir de là, toutes les réactions suivantes se produisent deux fois, ceci est dû à 2 molécules de glycéraldéhyde générées à partir de cette même phase.
Phase de bénéfice énergétique
Alors que l'énergie ATP est consommée dans la première phase, dans cette phase, le glycéraldéhyde devient une molécule avec plus d'énergie, donc finalement un bénéfice final est obtenu: 4 molécules d'ATP. Chacune des réactions de glycolyse est expliquée dans cette section:
- Glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase: dans cette réaction, le glycéraldéhyde -3-phosphate est oxydé à l'aide de NAD +, ce n'est qu'alors qu'un ion phosphate peut être ajouté à la molécule, qui est réalisée par l'enzyme glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase en 5 étapes, de cette manière, augmente l'énergie totale du composé.
- Phosphoglycérate kinase: dans cette réaction, l'enzyme phosphoglycérate kinase parvient à transférer le groupe phosphate du 1,3 bisphosphoglycérate à une molécule d'ADP, ce qui génère la première molécule d'ATP dans la voie des bénéfices énergétiques. Parce que le glucose est transformé en deux molécules de glycéraldéhyde, 2 ATP est récupéré dans cette phase.
- Phosphoglycérate mutase: ce qui se passe dans cette réaction est le changement de position du phosphate C3 à C2, les deux sont des énergies très similaires et réversibles avec des variations d'énergie libre proches de zéro. Ici, le 3 phosphoglycérate obtenu à partir de la réaction précédente est converti en 2 phosphoglycérate, cependant, l'enzyme qui catalyse cette réaction est la phosphoglycérate mutase.
- Enolase: cette enzyme donne la formation d'une double liaison dans le phosphoglycérate 2, cela provoque l'élimination d'une molécule d'eau qui avait été formée par l'hydrogène de C2 et l'OH de C3, conduisant ainsi au phosphoénolpyruvate.
- Pyruvate kinase: ici la déphosphorylation du phosphoénolpyruvate a lieu, c'est alors que l'on obtient l'enzyme pyruvate et ATP, une réaction irréversible qui se produit à partir de la pyruvate kinase (une enzyme qui, d'ailleurs, dépend du potassium et magnésium.
Produits de glycolyse
Parce que la direction métabolique des intermédiaires dans les réactions dépend des besoins cellulaires, chaque intermédiaire peut être considéré comme des produits des réactions, alors chaque produit serait (dans l'ordre selon les réactions expliquées précédemment) comme suit:
- Phosphate de glucose 6
- Phosphate de fructose 6
- Fructose 1,6 bisphosphate
- Phosphate de dihydroxyacétone
- Phosphate de glycéraldéhyde 3
- 1,3 bisphosphoglycérate
- 3 phosphoglycérate
- 2 phosphoglycérate
- Phosphénolpyruvate
- Pyruvate
Gluconéogenèse
C'est une voie anabolique dans laquelle la synthèse du glycogène se fait par le biais d'un simple précurseur, c'est le glucose 6 phosphate. La glycogénèse se produit dans le foie et le muscle, mais dans une moindre mesure dans ce dernier. Il est activé par l' insuline en réponse à des taux de glucose élevés, qui peuvent survenir après avoir mangé des aliments contenant des glucides.
La gluconéogenèse est créée en incorporant des unités de glucose répétées, qui se présentent sous la forme d'UDP-glucose à un glycogène séparateur qui existait auparavant et qui est basé sur les protéines de glycogénine, qui est formée par deux chaînes d'autoglicosilane et qu'en plus, ils peuvent joindre leurs chaînes à un octamère de glucose.
