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Phases et fonctions de la glucolyse
Le glycolyse ou la glycolyse est le processus par lequel une molécule de glucose est décomposée en deux molécules de pyruvate. L'énergie est produite par la glycolyse, qui est utilisée par l'organisme dans différents processus cellulaires.
La glycolyse est également connue sous le nom de cycle Embden-Meyerhof, en l'honneur de Gustav Embden et Otto Fritz Meyerhof, qui ont découvert cette procédure.
La glycolyse est générée dans les cellules, en particulier dans le cytosol situé dans le cytoplasme. C'est la procédure la plus répandue chez tous les êtres vivants, car elle est générée dans tous les types de cellules, à la fois eucaryotes et procaryotes.
Cela implique que les animaux, les plantes, les bactéries, les champignons, les algues et même les organismes protozoaires sont sensibles au processus de glycolyse.
L'objectif principal de la glycolyse est de produire de l'énergie qui est ensuite utilisée dans d'autres processus cellulaires du corps.
La glycolyse correspond à l'étape initiale à partir de laquelle le processus de respiration cellulaire ou aérobie est généré, dans lequel la présence d'oxygène est nécessaire.
Dans le cas des environnements qui manquent d'oxygène, la glycolyse a également une participation importante, car elle contribue au processus de fermentation.
Index
- 1 phases de glycolyse
- 1.1 Phase de besoin en énergie
- 1.2 Phase de libération d'énergie
- 2 fonctions de la glycolyse
- 2.1 Protection neurale
- 3 références
Phases de glycolyse
La glycolyse est générée à la suite de dix phases. Ces dix phases peuvent être expliquées de manière simplifiée, en déterminant deux grandes catégories: la première dans laquelle il existe un besoin en énergie; et le second, dans lequel plus d'énergie est produite ou libérée.
Phase de besoin en énergie
Il commence par une molécule de glucose obtenue à partir de sucre, qui possède la molécule de glucose et une autre de fructose.
Une fois la molécule de glucose séparée, elle est jointe à deux groupes phosphate, également appelés acides phosphoriques.
Ces acides phosphoriques proviennent de l'adénosine triphosphate (ATP), un élément considéré comme l'une des principales sources d'énergie nécessaires aux différentes activités et fonctions des cellules.
Avec l'incorporation de ces groupes phosphate, la molécule de glucose est modifiée et prend un autre nom: fructose-1,6-bisphosphate.
Les acides phosphoriques génèrent une situation instable dans cette nouvelle molécule, ce qui a pour conséquence de le diviser en deux parties.
En conséquence, deux sucres différents apparaissent, chacun ayant des caractéristiques phosphatées et trois atomes de carbone.
Bien que ces deux sucres aient des bases égales, ils présentent des caractéristiques qui les rendent différents les uns des autres.
Le premier est appelé glycéraldéhyde-3-phosphate et est celui qui ira directement à la phase suivante du processus de glycolyse.
Le deuxième sucre phosphate à trois carbones généré est appelé phosphate de dihydroxyacétone, connu sous l'acronyme DHAP. Il participe également aux étapes suivantes de la glycolyse après qu'il soit devenu le même composant du premier sucre généré par le processus: le glycéraldéhyde-3-phosphate.
Cette transformation du phosphate de dihydroxyacétone en glycéraldéhyde-3-phosphate est générée par une enzyme située dans le cytosol des cellules et appelée glycérol-3-phosphate déshydrogénase. Ce processus de conversion est appelé "navette phosphate de glycérol".
Ainsi, d'une manière générale, on peut dire que la première phase de la glycolyse repose sur la modification d'une molécule de glucose en deux molécules de triose phosphate. C'est l'étape dans laquelle l'oxydation ne se produit pas.
Cette étape consiste en cinq étapes appelées réactions et chacune est catalysée par sa propre enzyme spécifique. Les 5 étapes de la phase préparatoire ou du besoin énergétique sont les suivantes:
Premier pas
La première étape de la glycolyse est la conversion du glucose en glucose-6-phosphate. L'enzyme qui catalyse cette réaction est l'hexokinase. Ici, l'anneau de glucose est phosphorylé.
La phosphorylation consiste à ajouter un groupe phosphate à une molécule dérivée de l'ATP. En conséquence, 1 molécule d'ATP a été consommée à ce stade dans la glycolyse.
La réaction se produit à l'aide de l'enzyme hexokinase, une enzyme qui catalyse la phosphorylation de nombreuses structures de glucose en anneau à six éléments.
Le magnésium atomique (Mg) intervient également pour aider à protéger les charges négatives des groupes phosphate dans la molécule d'ATP.
Le résultat de cette phosphorylation est une molécule appelée glucose-6-phosphate (G6P), ainsi appelée parce que le carbone 6 du glucose acquiert le groupe phosphate.
Deuxième pas
La deuxième étape de la glycolyse implique la transformation du glucose-6-phosphate en fructose-6-phosphate (F6P). Cette réaction se produit à l'aide de l'enzyme phosphoglucose isomérase.
Comme son nom l'indique, cette réaction entraîne un effet d'isomérisation.
La réaction implique la transformation de la liaison carbone-oxygène pour modifier le cycle à six chaînons dans un cycle à cinq chaînons.
La réorganisation est effectuée lorsque l'anneau à six membres est ouvert puis fermé de telle manière que le premier carbone devient désormais externe à l'anneau.
Troisième étape
Dans la troisième étape de la glycolyse, le fructose-6-phosphate est converti en fructose-1,6-biphosphate (FBP).
Semblable à la réaction qui se produit dans la première étape de la glycolyse, une seconde molécule d'ATP fournit le groupe phosphate qui est ajouté à la molécule de fructose-6-phosphate.
L'enzyme qui catalyse cette réaction est la phosphofructokinase. Comme à l'étape 1, un atome de magnésium est impliqué pour aider à protéger les charges négatives.
Quatrième étape
L'enzyme aldolase divise le fructose 1, 6-bisphosphate en deux sucres qui sont des isomères l'un de l'autre. Ces deux sucres sont le dihydroxyacétone phosphate et le glycéraldéhyde triphosphate.
Cette étape utilise l'enzyme aldolase, qui catalyse le clivage du fructose-1,6-biphosphate (FBP) pour produire deux molécules à 3 carbones. L'une de ces molécules est appelée glycéraldéhyde triphosphate et l'autre est appelée phosphate de dihydroxyacétone.
Cinquième étape
L'enzyme triphosphate isomérase interpénètre rapidement les molécules de dihydroxyacétone phosphate et de glycéraldéhyde triphosphate. Le phosphate de glycéraldéhyde est éliminé et / ou utilisé dans l'étape suivante de glycolyse.
Le glycéraldéhyde triphosphate est la seule molécule qui continue dans la voie glycolytique. En conséquence, toutes les molécules sont produites enzyme phosphate suivie d'isomérase trifosfata dihydroxyacétone, qui réarrange dihydroxyacétone phosphate triphosphate glycéraldéhyde afin de continuer dans la glycolyse.
À ce stade de la voie glycolytique, il existe deux molécules de trois atomes de carbone, mais le glucose n’a pas encore été complètement transformé en pyruvate.
Phase de libération d'énergie
Les deux molécules de sucre à trois carbones qui ont été générées à partir du premier stade vont maintenant subir une autre série de transformations. Le processus qui sera décrit ci-dessous sera généré deux fois pour chaque molécule de sucre.
En premier lieu, une des molécules éliminera deux électrons et deux protons et, à la suite de cette libération, une quantité supplémentaire de phosphate sera ajoutée à la molécule de sucre. Le composant résultant est appelé 1,3-bisphosphoglycérate.
Ensuite, le 1,3-biphosphoglycérate élimine l'un des groupes phosphate, qui devient éventuellement une molécule d'ATP.
À ce stade, l'énergie est libérée. La molécule résultant de cette libération de phosphate est appelée 3-phosphoglycérate.
Le 3-phosphoglycérate devient un autre élément égal, mais avec certaines caractéristiques en termes de structure moléculaire. Ce nouvel élément est le 2-phosphoglycérate.
Dans l'avant-dernière étape du procédé de la glycolyse, le 2-phosphoglycérate est converti en phosphoénolpyruvate par suite de la perte d'une molécule d'eau.
Enfin, le phosphoénolpyruvate se débarrasse d'un autre groupe phosphate, une procédure qui implique également la création d'une molécule d'ATP et, par conséquent, une libération d'énergie.
Sans phosphate, le phosphoénolpyruvate se produit à la fin du processus dans une molécule de pyruvate.
A la fin de la glycolyse, deux molécules de pyruvate, de l'ATP et deux quatre hydrogène de nicotinamide adénine dinucléotide (NADH) sont générés, je dernier élément favorise également la création de molécules d'ATP dans le corps.
Comme nous l'avons vu, c'est dans la seconde moitié de la glycolyse que les cinq réactions restantes se produisent. Cette étape est également appelée oxydante.
De plus, une enzyme spécifique intervient pour chaque étape et les réactions de cette étape se produisent deux fois pour chaque molécule de glucose. Les 5 étapes de la phase de bénéfice ou de libération d'énergie sont les suivantes:
Premier pas
Dans cette étape, deux événements majeurs, celui qui est produit triphosphate glycéraldéhyde est oxydé par coenzyme nicotinamide adenine dinucléotide (NAD); et d'autre part, la molécule est phosphorylée par l'addition d'un groupe phosphate libre.
L'enzyme qui catalyse cette réaction est la glycéraldéhyde triphosphate déshydrogénase.
Cette enzyme contient des structures appropriées et maintient la molécule dans un agencement tel que le nicotinamide adénine dinucléotide permet extraire une molécule d'hydrogène de triphosphate de glycéraldéhyde, la conversion de NAD déshydrogénase NAD (NADH).
Le groupe phosphate attaque alors la molécule de glycéraldéhyde triphosphate et la libère de l'enzyme pour produire du 1,3 bisphosphoglyrate, du NADH et un atome d'hydrogène.
Deuxième pas
A ce stade, le 1,3-bisphoglycérate est converti en triphosphoglycérate par l'enzyme phosphoglycérate kinase.
Cette réaction implique la perte d'un groupe phosphate du produit de départ. Le phosphate est transféré à une molécule d'adénosine diphosphate qui produit la première molécule d'ATP.
Depuis avoir en fait deux molécules de 1,3 bifosglicerato (car il y avait deux produits 3 atomes de carbone de l'étape 1 de la glycolyse), sont synthétisés en fait deux molécules d'ATP dans cette étape.
Avec cette synthèse d'ATP, les deux premières molécules d'ATP utilisées sont annulées, entraînant un réseau de 0 molécules d'ATP jusqu'à ce stade de la glycolyse.
De nouveau, on observe qu'un atome de magnésium intervient pour protéger les charges négatives dans les groupes phosphate de la molécule d'ATP.
Troisième étape
Cette étape implique un simple réarrangement de la position du groupe phosphate dans la molécule de 3-phosphoglycérate, qui le convertit en 2-phosphoglycérate.
La molécule impliquée dans la catalyse de cette réaction est appelée phosphoglycérate mutase (PGM). Une mutase est une enzyme qui catalyse le transfert d'un groupe fonctionnel d'une position dans une molécule à une autre.
Le mécanisme de réaction procède en ajoutant d'abord un groupe phosphate supplémentaire à la position 2 'du 3-phosphoglycérate. Ensuite, l'enzyme élimine le phosphate de la position 3 ', ne laissant que le phosphate 2' et donnant ainsi le 2 phosphoglycérate. De cette manière, l'enzyme retrouve son état d'origine phosphorylé.
Quatrième étape
Cette étape implique la conversion du 2-phosphoglycérate en phosphoénolpyruvate (PEP). La réaction est catalysée par l'enzyme enolase.
L'énolase agit en éliminant un groupe d'eau ou en déshydratant le 2 phosphoglycérate. La spécificité de la poche de l'enzyme permet aux électrons du substrat de se réarranger de telle manière que la liaison phosphate restante devient très instable, préparant ainsi le substrat pour la réaction suivante.
Cinquième étape
L'étape finale de la glycolyse convertit le phosphoénolpyruvate en pyruvate à l'aide de l'enzyme pyruvate kinase.
Comme le nom de l'enzyme le suggère, cette réaction implique le transfert d'un groupe phosphate. Le groupe phosphate attaché au carbone 2 'du phosphoénolpyruvate est transféré à une molécule d'adénosine diphosphate, produisant de l'ATP.
Là encore, comme il existe deux molécules de phosphoénolpyruvate, deux molécules d'adénosine triphosphate ou d'ATP sont produites.
Fonctions de la glycolyse
Le processus de glycolyse est d'une importance vitale pour tous les organismes vivants, car il représente la procédure par laquelle l'énergie cellulaire est générée.
Cette génération d'énergie favorise les processus respiratoires des cellules et le processus de fermentation.
Le glucose qui pénètre dans l'organisme par la consommation de sucres a une composition complexe.
Grâce à la glycolyse, il est possible de simplifier cette composition et de la transformer en un composé dont le corps peut tirer parti pour générer de l'énergie.
Grâce au processus de glycolyse, quatre molécules d'ATP sont générées. Ces molécules d'ATP sont le principal moyen par lequel l'organisme obtient l'énergie et favorise la création de nouvelles cellules; par conséquent, la génération desdites molécules est fondamentale pour l'organisme.
Protection neurale
Des études ont montré que la glycolyse joue un rôle important dans le comportement des neurones.
Des chercheurs de l'Université de Salamanque, de l'Institut des neurosciences de Castille-et-León et de l'hôpital universitaire de Salamanque ont déterminé que l'augmentation de la glycolyse dans les neurones impliquait une mort plus rapide de ces derniers.
Ceci est une conséquence des neurones souffrant de ce qu'ils ont appelé le stress oxydatif. Ensuite, plus la glycolyse est faible, plus le pouvoir antioxydant sur les neurones est grand et plus la possibilité de survie est grande.
Les implications de cette découverte peuvent avoir un impact positif sur les études de maladies caractérisées par une dégénérescence neuronale, telles que la maladie d'Alzheimer ou la maladie de Parkinson.
Références
- "Qu'est-ce que le pyruvate?" Dans Guide métabolique. Récupéré le 11 septembre 2017 dans Metabolic Guide: guiametabolica.org
- "Glucolyse" à l'Institut National du Cancer. Extrait le 11 septembre 2017 de l'Institut national du cancer: cancer.gov
- Pichel, J. "A trouvé le mécanisme qui contrôle la glycolyse et le stress oxydatif dans les neurones" (11 juin 2009) dans l'Agence ibéro-américaine pour la diffusion de la science et de la technologie. Extrait le 11 septembre 2017 de l'Agence ibéro-américaine pour la diffusion des sciences et de la technologie: dicyt.com
- "Glucolyse" dans Khan Academy. Récupéré le 11 septembre 2017 de Khan Academy: fr.khanacademy.org
- González, A. et Raisman, J. "Glucolyse: le cycle du cytosol" (31 août 2005) dans Hypertexts of the Biology Area. Récupéré le 11 septembre 2017 des Hypertexts dans le domaine de la biologie: biologia.edu.ar
- Smith, J. "Qu'est-ce que la glycolyse" (31 mai 2017) dans News Medical. Récupéré le 11 septembre 2017 dans News Medical: news-medical.net
- Bailey, L. "10 étapes de la glycolyse" (8 juin 2017) dans Thoughco. Récupérée le 11 septembre 2017 dans Contestco: thoughtco.com
- Berg, J., Tymoczko, J. et Stryer, L. "Biochemistry. 5ème édition. " Centre national d'information sur la biotechnologie. Récupéré le 11 septembre 2017 du Centre national d'information sur la biotechnologie: ncbi.nlm.nih.gov
- "Glycerol-3-phosphate deshydrogenase" dans Clínica Universidad de Navarra. Récupéré le 11 septembre 2017 de la Clínica Universidad de Navarra: cun.es
- "Les étapes de la respiration cellulaire" à la Khan Academy.Récupéré le 11 septembre 2017 de Khan Academy: en.khanacademy.org.