Che cos'è la glicolisi?
La glicolisi è un complesso processo biologico che si verifica per convertire il glucosio in piruvato al fine di fornire energia per ogni cellula vivente. Poiché il ciclo della glicolisi comporta la conversione dello zucchero nel sangue in un anione dell'acido piruvico (piruvato), la glicolisi viene anche definita ciclo dell'acido citrico.
Poiché questo evento comporta anche il rilascio di energia libera, è considerata una reazione termodinamica. Il risultato finale è la sintesi di adenosina-5'-trifosfato (ATP) e nicotinamide adenina dinucleotide ridotta (NADH), due nucleotidi che sono componenti chiave del DNA e importanti per il corretto funzionamento metabolico. Mentre la glicolisi è un semplice esempio di respirazione e fermentazione cellulare anaerobica, ci sono dieci fasi reattive che coinvolgono diversi enzimi catalizzatori e composti intermedi.
Il primo evento che si verifica nella glicolisi utilizza l'energia fornita dagli enzimi di glicolisi di esocinasi per convertire una molecola di zucchero (glucosio) con sei atomi di carbonio in due composti contenenti tre atomi di carbonio o 6-fosfato di glucosio. Questa sostanza subisce quindi un riarrangiamento molecolare in "lattato" o produce un anione di acido lattico. Il "pay back" per il consumo di energia nella fase iniziale della glicolisi è la successiva produzione di due nicotinamide adenin dinucleotides (NAD), seguita da un gruppo fosfato che si lega a ciascuna molecola di 3-carbonio, che genera 1,3-bisfosfoglicerato. Nel frattempo, l'idrogeno nella reazione viene utilizzato per ridurre il NAD, producendo NADH. Infine, l'enzima glicolisi piruvato chinasi viene utilizzato per produrre due ATP per ciascuna molecola di glucosio coinvolta nella reazione glicolitica.
La glicolisi è una via metabolica di base che probabilmente si è evoluta miliardi di anni fa. Tuttavia, mentre si verifica in quasi tutti gli organismi viventi, lo fa con variazioni. Ad esempio, sebbene il glucosio sia il solito trampolino di lancio per lanciare glicolisi, altri monosacaridi possono essere portati nella reazione. Inoltre, il lattato non è l'unico sottoprodotto possibile della glicolisi, come evidenziato dalla produzione di anidride carbonica ed etanolo quando il lievito di birra viene sottoposto a fermentazione. Infine, non tutto il carbonio viene necessariamente convertito in piruvato e può essere utilizzato per altre vie correlate al carbonio.
Si verifica anche glicolisi disfunzionale. Ad esempio, le cellule tumorali presentano spesso un ciclo glicolitico fino a 200 volte superiore alla velocità delle cellule normali. Conosciuta come effetto Warburg, questa accelerazione può verificarsi a causa dell'abbondanza di enzimi esochinasi o di una carenza di ossigeno dovuta alla mancanza di flusso sanguigno nel sito. Un disturbo simile nel metabolismo del glucosio si osserva nella malattia di Alzheimer. Tuttavia, questo è più probabilmente causato da un accumulo di proteine specifiche che interferiscono con la fosforilazione.