Glycolyse

le Glycolyse contient chez l'homme et dans presque tous les organismes multicellulaires une dégradation contrôlée biocatalytiquement de sucres simples tels que le D-glucose.

Le processus de dégradation et de conversion du glucose en pyruvate se déroule en dix étapes successives et peut avoir lieu également dans des conditions aérobies et anaérobies.

La glycolyse est utilisée pour générer de l'énergie et le pyruvate constitue une première étape préliminaire pour la synthèse biochimique de certaines substances. La décomposition des glucides de meilleure qualité (sucres multiples) passe également par la glycolyse après avoir été décomposée en sucres simples.

Qu'est-ce que la glycolyse?

La glycolyse est un processus métabolique central pour la décomposition du sucre simple D-glucose et a lieu dans les cellules du cytosol, la partie liquide du plasma cellulaire.

La glycolyse est un processus métabolique central pour la décomposition du sucre simple D-glucose et a lieu dans les cellules du cytosol, la partie liquide du plasma cellulaire. Le processus de dégradation se déroule en 10 étapes individuelles successives contrôlées enzymatiquement. Les produits finaux de l'équilibre total de la glycolyse par molécule de glucose sont 2 molécules de pyruvate, 2 nucléotides ATP et 2 nucléotides NADH.

Les 10 étapes individuelles peuvent être divisées en deux phases, la phase de préparation de l'étape 1 à l'étape 5 et la phase d'amortissement des étapes 6 à 10. La phase de préparation est énergétiquement négative pour le métabolisme, de sorte qu'il faut fournir de l'énergie sous forme de 2 ATP. Seule la phase d'amortissement est énergétiquement positive, de sorte qu'au bilan il y a un gain d'énergie sous forme de 2 nucléotides ATP et 2 nucléotides NADH.

Dans les deux premières étapes de la glycolyse, 2 groupements phosphate sont transférés au glucose, qui proviennent de 2 nucléotides ATP (adénosine triphosphate) et qui sont ainsi convertis en nucléotides ADP (adénosine diphosphate).

Alors que la glycolyse jusqu'à la formation du pyruvate est indépendante du fait que des conditions oxiques (aérobies) ou anoxiques (anaérobies) prévalent, le métabolisme ultérieur du pyruvate dépend de la disponibilité ou non de l'oxygène. Cependant, à proprement parler, les autres processus de décomposition et de conversion n'appartiennent plus à la glycolyse.

Fonction et tâche

La glycolyse est l'un des processus métaboliques centraux les plus importants et les plus fréquents qui se produisent dans une cellule. La tâche et la fonction de la glycolyse consistent dans le métabolisme énergétique et matériel du sucre simple D-glucose.

L'ATP, qui est obtenu dans le cadre du métabolisme énergétique avec l'ajout d'énergie et le transfert d'un groupe phosphate à un nucléotide ADP, sert de vecteur d'énergie et de fournisseur d'énergie. L'itinéraire via l'ATP présente l'avantage que l'énergie est stockée brièvement et n'est pas perdue par dissipation thermique. De plus, l'ATP peut être amené à l'endroit où l'énergie est nécessaire sur de courtes distances.

La glycolyse énergétiquement positive fournit également à la cellule du pyruvate. Il peut être soit introduit dans le cycle de l'acide citrique et la chaîne respiratoire ultérieure en «consommant» de l'oxygène dans des conditions oxiques dans les mitochondries des cellules pour une génération d'énergie supplémentaire, soit il peut être utilisé comme matière de départ pour la synthèse des substances requises.

Les principaux produits de dégradation dans le cycle de l'acide citrique sont le CO2 (dioxyde de carbone) et H2O (eau). L'énergie libérée lors du processus d'oxydation est utilisée dans la chaîne respiratoire pour phosphoryler l'ADP en ATP et est donc stockée pendant une courte période.

La décomposition complète du glucose en eau et en dioxyde de carbone avec l'ajout d'oxygène est énergétiquement plus productive, mais présente l'inconvénient qu'elle ne peut avoir lieu que dans des conditions oxiques, c'est-à-dire dans des conditions dans lesquelles l'oxygène moléculaire est disponible en quantités suffisantes. Lorsque des performances élevées des muscles squelettiques sont nécessaires, l'apport d'oxygène aux cellules musculaires est trop lent, de sorte qu'elles doivent puiser l'énergie nécessaire de la glycolyse.

Un autre avantage de la glycolyse est sa vitesse de traitement élevée, qui est plusieurs fois la vitesse de conversion dans le cycle d'acide citrique.

Maladies et affections

La glycolyse incarne l'un des processus métaboliques les plus anciens et les plus stables des organismes vivants en termes d'évolution. La glycolyse a probablement été formée comme l'un des processus métaboliques de base il y a 3,5 milliards d'années, bien avant le développement des organismes multicellulaires, car tous les organismes sont capables de glycolyse et l'utilisent pour générer de l'énergie.

Seuls quelques troubles ou maladies connus sont explicitement associés à un trouble de la glycolyse. Les perturbations du processus de glycolyse entraînent principalement des effets graves sur les globules rouges (érythrocytes).

Parce qu'ils ne contiennent pas de mitochondries, ils dépendent de l'apport d'énergie par glycolyse. Si l'apport énergétique est perturbé, une hémolyse se produit, c'est-à-dire que les membranes des érythrocytes se dissolvent et l'hémoglobine passe directement dans le sérum. Il y a généralement une carence en enzyme pyruvate kinase, de sorte que le processus de glycolyse est interrompu.

Une autre cause qui conduit à des symptômes similaires peut être trouvée dans les érythrocytes eux-mêmes, s'ils ne possèdent pas l'enzyme nécessaire KKR (isoenzyme de la pyruvate kinase).

La maladie de Tarui (maladie de Tarui) est l'une des rares maladies à perturber directement le processus de glycolyse. C'est une maladie du stockage du glycogène. L'excès de glucose dans le sérum sanguin est temporairement converti par le corps en sucre polymère (glycogène), qui est ensuite reconverti en glucose si nécessaire, afin d'être métabolisé par glycolyse.

Dans le cas de la maladie de Tarui, un défaut génétique héréditaire entraîne une carence en phosphofructokinase, une enzyme qui provoque la phosphorylation et la conversion du glucose en fructose-1,6-biphosphate (3ème étape de la glycolyse). La carence enzymatique provoque l'interruption de la glycolyse de sorte que les muscles squelettiques ne sont pas correctement alimentés en énergie.Des spasmes musculaires douloureux et une anémie hémolytique, la dégradation de la membrane des globules rouges, se développent.