Glicolisi anaerobica cosa sono, reazioni, percorsi fermentativi

Cos'è la glicolisi anaerobica?

IL Glicolisi anaerobica o anaerobico è una via catabolica utilizzata da molti tipi di cellule per la degradazione del glucosio in assenza di ossigeno. Cioè, il glucosio non è completamente ossidato con anidride carbonica e acqua, come nel caso della glicolisi aerobica, ma vengono generati prodotti fermentativi.

Si chiama glicolisi anaerobica, poiché si svolge senza la presenza di ossigeno, che in altri casi funziona come l'accettore di elettroni finali nella catena del trasporto di mitocondri, in cui sono prodotte grandi quantità di energia dall'elaborazione dei prodotti glicolytici.

A seconda dell'organismo, una condizione di anaerobiosi o assenza di ossigeno comporterà la produzione di acido lattico (cellule muscolari, ad esempio) o etanolo (lieviti), dal piruvato generato dal catabolismo della glucosio.

Di conseguenza, le prestazioni energetiche diminuiscono drasticamente, poiché vengono prodotte solo due moli di ATP per ogni mole di glucosio che viene elaborato, rispetto alle 8 moli che possono essere ottenuti durante la glicolisi aerobica (solo nella fase glicolitica).

La differenza nel numero di molecole ATP ha a che fare con la reossidazione di NADH, che non genera ATP aggiuntiva, contrariamente a ciò che accade nella glicolisi aerobica, che per ciascun NADH ha ottenuto 3 molecole ATP.

Reazioni

La glicolisi anaerobica non è affatto dalla glicolisi aerobica, poiché il termine "anaerobico" si riferisce piuttosto a ciò che accade dopo la via glicolitica, cioè alla destinazione dei prodotti di reazione e degli intermediari.

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Pertanto, nelle reazioni della glicolisi anaerobica partecipano dieci diversi enzimi, vale a dire:

1-exochinasi (HK): utilizzare una molecola ATP per ogni molecola di glucosio. Produce glucosio 6-fosfato (G6P) e ADP. La reazione è irreversibile e merita ioni di magnesio.

 2-fosfoglucoso isomerasa (PGI): isomeriza il g6p a 6-fosfato di fruttosio (F6P).

 3-fosfofruclerachinasi (PFK): fospheryila L'F6P a fruttosio 1.6-bifosfato (F1.6-bp) usando una molecola ATP per ciascun F6P, questa reazione è anche irreversibile.

 4-adolasi: esce la molecola F1.6-bp e produce gliceraldeide 3-fosfato (GAP) e diidrossicetone fosfato (DHAP).

 5-fosfato isomerasi (TIM): partecipa all'interconversione DHAP e GAP.

 6-gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi (GAPDH): utilizzare due molecole NAD⁺ e 2 molecole di fosfato inorganico (PI) per la fosforilazione del gap, produce 1,3-bifosfoglicerato (1,3 bpg) e 2 NADH.

 7-Fosfoglicerato chinasa (PGK): produce due molecole ATP a causa della fosforilazione a livello di substrato di due molecole ADP. Enfasi con il donatore del gruppo fosfato ogni molecola da 1,3 bpg. Produce 2 molecole 3-fosfoglicerate (3pg).

 8-Fosfoglicerato mutasa (PGM): riorganizzare la molecola 3pg per causare un intermediario con maggiore energia, il 2pg.

 199.

10-piruvato chinasi (PYK): il fosfoenolpiruvato viene utilizzato da questo enzima per formare il piruvato. La reazione implica il trasferimento del gruppo fosfato nella posizione 2 del fosfoenolpiruvato in una molecola ADP. 2 piruvati e 2 ATP sono prodotti per ogni glucosio.

Rotte fermentative

La fermentazione è il termine usato per indicare che il glucosio o altri nutrienti sono degradati in assenza di ossigeno, al fine di ottenere energia.

In assenza di ossigeno, la catena del trasportatore di elettroni non ha un accettore finale e quindi non si verifica fosforilazione ossidativa che paga grandi quantità di energia sotto forma di ATP. Il NADH non è riossyd per via mitocondriale ma da percorsi alternativi, che non producono ATP.

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Senza abbastanza NAD⁺ Il percorso glicolitico.

Alcune cellule hanno meccanismi alternativi per far fronte ai periodi di anaerobiosi e generalmente questi meccanismi implicano un certo tipo di fermentazione. Altre cellule, al contrario, dipendono quasi esclusivamente dai processi fermentativi per la sussistenza.

I prodotti dei percorsi fermentativi di molti organismi sono economicamente rilevanti per l'uomo; Esempi sono la produzione di etanolo da parte di alcuni lieviti in anaerobiosi e la formazione di acido lattico da parte di bacteria a allatto utilizzato per la produzione di yogurt.

Produzione di acido lattico

Molti tipi di cellule in assenza di ossigeno producono acido lattico grazie alla reazione catalizzata dal complesso del lattato deidrogenasi, che utilizza i carboni piruvato e NADH prodotti nella reazione GAPDH.

Fermentazione lattica (fonte: Sjantoni [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

Produzione di etanolo

Il piruvato viene convertito in acetaldeide e CO2 dal piruvato decarbossilasi. L'acetaldeide viene quindi utilizzata dall'alcol deidrogenasi, il che lo riduce producendo etanolo e rigenerando una molecola NAD⁺ Per ogni molecola di piruvato che entra in questo modo.

Fermentazione alcolica (fonte: Arobson1 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Fermentazione aerobica

La glicolisi anaerobica ha come la sua caratteristica principale il fatto che i prodotti finali non corrispondono a CO₂ e acqua, come nel caso della glicolisi aerobica. Al suo posto, vengono generate reazioni di fermentazione tipiche.

Alcuni autori hanno descritto un processo di "fermentazione aerobica" o glicolisi glucamente aerobica per alcuni organismi, tra cui alcuni parassiti della famiglia Trypanosomatidae e molte cellule tumorali cancerose.

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In questi organismi è stato dimostrato che anche in presenza di ossigeno, i prodotti del percorso glicolitico possibili dei suoi carboni.

Sebbene la "fermentazione aerobica" del glucosio non implica la totale assenza di attività respiratoria, poiché non è un processo di tutto o niente. Tuttavia, la bibliografia indica l'escrezione di prodotti come piruvato, lattato, succinato, malvagio e altri acidi organici.

Glicolisi e cancro

Molte cellule tumorali mostrano un aumento del flusso di glucosio e glicolitico.

I tumori nei malati di cancro crescono rapidamente, quindi i vasi sanguigni sono in ipossia. Pertanto, il supplemento energetico di queste cellule dipende principalmente dalla glicolisi anaerobica.

Tuttavia, questo fenomeno è aiutato da un fattore di trascrizione inducibile con ipossia (HIF), che aumenta l'espressione degli enzimi glicolitici e dei trasportatori di glucosio nella membrana attraverso meccanismi complessi.

Riferimenti

1. Cazzulo, J. J. (1992). Fermentazione aerobica del glucosio da parte di tripanosomatidi. The FASB Journal, 6, 3153-3161.
2. Jones, w., & Bianchi, K. (2015). Glicolisi aerobica: oltre la proliferazione. Frontiers in Immunology, 6, 1-5.