Introduzione alla Glicolisi

Introduzione alla Glicolisi

• La glicolisi è un processo metabolico che avviene nel citoplasma di tutti gli organismi viventi.
• Si divide in due fasi:
  • Fase di investimento (consumo di energia)
  • Fase di recupero (produzione di energia)
• Durante la fase di investimento, il glucosio viene fosforilato a glucosio-6-fosfato e successivamente scisso in due molecole di gliceraldeide-3-fosfato.
• Questa fase consuma due molecole di ATP.
• Nella fase di recupero, le due molecole di gliceraldeide-3-fosfato vengono trasformate in due molecole di piruvato, producendo quattro molecole di ATP e due di NADH.
• Questa seconda fase vede un recupero netto di energia.

Tappe della Fase di Investimento

• Il glucosio entra nella cellula e si lega a un gruppo fosfato ceduto da una molecola di ATP.
• Ciò forma il glucosio-6-fosfato.
• Il glucosio-6-fosfato subisce una riorganizzazione per formare il fruttosio-6-fosfato.
• Un'altra molecola di ATP aggiunge un secondo gruppo fosfato al fruttosio-6-fosfato formando il fruttosio-1,6-difosfato.
• Il fruttosio-1,6-difosfato si scinde in due molecole di gliceraldeide-3-fosfato.
• La trioso fosftao isomerasi combina la gliceraldeide-3-fosfato con il trasportatore di elettroni NAD e un gruppo fosfato.
• La gliceraldeide-3-fosfato viene ossidata dal NAD, formando NADH che si sposta verso la catena di trasporto degli elettroni.
• L'ossidazione produce abbastanza energia da permettere a un gruppo fosfato di unirsi alla molecola principale formando acido 1,3-difosfoglicerico.
• Questa tappa produce due molecole di NADH.

Tappe della Fase di Recupero

• L'acido 1,3-difosfoglicerico perde uno dei gruppi fosfato formando acido 3-fosfoglicerico.
• Questa reazione produce energia sufficiente per unire il gruppo fosfato a una molecola di ADP, formando ATP.
• Si producono due molecole di ATP.
• L'acido 3-fosfoglicerico si trasforma in acido fosfoenolpiruvico, producendo altro ATP trasferendo il suo gruppo fosfato all'ADP.
• Si ottengono due molecole di ATP.
• La fosfoglicerato mutasi rimuove il fosfato in posizione 3 da una molecola di 2,3-bisfosfoglicerato generando il prodotto 2-fosfoglicerato.
• La disidratazione del 2-fosfoglicerato porta alla formazione di fosfoenolpiruvato, un composto ad alta energia, ed acqua.
• La disidratazione è catalizzata dall'enzima enolasi.
• Il fosfoenolpiruvato, ad opera della piruvato chinasi, viene idrolizzato in enolpiruvato.
• Il gruppo fosfato viene ceduto ad un ADP per formare ATP.
• L'energia necessaria alla produzione di ATP proviene dalla conversione dell'enolpiruvato in piruvato.

Destino del Piruvato

• Il piruvato può seguire destini diversi a seconda del tipo di organismo, del compartimento cellulare e delle condizioni aerobiche o anaerobiche.

Fermentazione Etanolica

• In condizioni anaerobiche, alcuni organismi fermentanti, come il lievito, convertono il piruvato in etanolo e CO2.
• Due tappe consecutive, che richiedono l'intervento di due enzimi:
  • Piruvato decarbossilasi: decarbossilazione irreversibile del piruvato ad acetaldeide e CO2.
  • Alcol deidrogenasi: riduzione dell'acetaldeide ad etanolo tramite il coenzima NADH convertito a NAD+.
• La fermentazione alcolica rigenera il NAD+, impedendo l'arresto della glicolisi.

Tiamina (Vitamina B1)

• La tiamina (Vitamina B1) si trova negli alimenti di origine animale e vegetale.
• Negli alimenti vegetali si trova per lo più in forma libera, mentre in quelli animali è presente anche in forma fosforilata (mono- e difosfato).
• I legumi ed il germe ed il pericarpo dei cereali sono particolarmente ricchi di tiamina.
• Negli alimenti animali, le maggiori concentrazioni si trovano nel fegato, nel rene, nel cervello e nell'intestino.
• Un'altra fonte importante è il lievito di birra.

Fermentazione Lattica

• Viene attivata da lieviti e batteri in assenza di ossigeno, ma anche dai tessuti muscolari dei vertebrati in caso di eccessivo affaticamento.
• L'acido lattico è responsabile della sensazione di indolenzimento muscolare.
• La fermentazione lattica trasforma il latte in yogurt o formaggio.
• Gli agenti coinvolti sono i batteri Streptococcus e Lactobacillus, che trasformano il glucosio in acido lattico.
• Lo stesso processo si attiva nei tessuti muscolari dei vertebrati durante uno sforzo prolungato in assenza di ossigeno.
• Il piruvato viene ridotto in acido lattico.
• Il piruvato viene ridotto a lattato da Lattico deidrogenasi (LDH) in presenza del coenzima NADH, che viene ossidato a NAD+.
• La conversione di piruvato in lattato avviene anche in aerobiosi (es. eritrociti).

Lo Yogurt

• Nella fermentazione lattica, i batteri modificano le caratteristiche del latte, conferendogli un aspetto diverso, attraverso trasformazioni fisiche, chimiche, batteriologiche, organolettiche e nutrizionali.