Funzione
La glicolisi si verifica nel citosol della cellula. È una via metabolica che crea ATP senza l’uso di ossigeno, ma può verificarsi anche in presenza di ossigeno. Nelle cellule che utilizzano la respirazione aerobica come fonte primaria di energia, il piruvato formato dalla via può essere utilizzato nel ciclo dell’acido citrico e passare attraverso la fosforilazione ossidativa per subire l’ossidazione in anidride carbonica e acqua., Anche se le cellule utilizzano principalmente la fosforilazione ossidativa, la glicolisi può servire come backup di emergenza per l’energia o servire come fase di preparazione prima della fosforilazione ossidativa. Nel tessuto altamente ossidativo, come il cuore, la produzione di piruvato è essenziale per la sintesi di acetil-CoA e la sintesi di L-malato. Serve come precursore di molte molecole, come lattato, alanina e ossaloacetato.
La glicolisi precede la fermentazione dell’acido lattico; il piruvato prodotto nel primo processo funge da prerequisito per il lattato prodotto nel secondo processo., La fermentazione dell’acido lattico è la fonte primaria di ATP nei tessuti animali con bassi requisiti metabolici e mitocondri minimi o nulli. Negli eritrociti, la fermentazione dell’acido lattico è l’unica fonte di ATP, poiché mancano i mitocondri e i globuli rossi maturi hanno poca domanda di ATP. Un’altra parte del corpo che si basa interamente o quasi interamente sulla glicolisi anaerobica è la lente dell’occhio, che è priva di mitocondri, poiché la loro presenza porterebbe alla dispersione della luce.,
Sebbene i muscoli scheletrici preferiscano catalizzare il glucosio in anidride carbonica e acqua durante l’esercizio pesante in cui la quantità di ossigeno è inadeguata, i muscoli subiscono contemporaneamente glicolisi anaerobica e fosforilazione ossidativa.
Regolazione
Glucosio
La quantità di glucosio disponibile per il processo regola la glicolisi, che diventa disponibile principalmente in due modi: regolazione della ricaptazione del glucosio o regolazione della scomposizione del glicogeno. I trasportatori di glucosio (GLUT) trasportano il glucosio dall’esterno della cellula verso l’interno., Le cellule che contengono ECCESSO possono aumentare il numero di eccesso nella membrana plasmatica della cellula dalla matrice intracellulare, aumentando quindi l’assorbimento di glucosio e l’apporto di glucosio disponibile per la glicolisi. Ci sono cinque tipi di GLUTs. GLUT1 è presente nei globuli rossi, nella barriera emato-encefalica e nella barriera emato-placentare. GLUT2 è nel fegato, beta-cellule del pancreas, del rene e del tratto gastrointestinale (GI). GLUT3 è presente nei neuroni. GLUT4 è negli adipociti, nel cuore e nel muscolo scheletrico. GLUT5 trasporta specificamente il fruttosio nelle cellule., Un’altra forma di regolazione è la ripartizione del glicogeno. Le cellule possono immagazzinare glucosio extra sotto forma di glicogeno quando i livelli di glucosio sono alti nel plasma cellulare. Al contrario, quando i livelli sono bassi, il glicogeno può essere riconvertito in glucosio. Due enzimi controllano la degradazione del glicogeno: glicogeno fosforilasi e glicogeno sintasi. Gli enzimi possono essere regolati attraverso cicli di feedback di glucosio o glucosio 1-fosfato, o tramite regolazione allosterica da parte dei metaboliti, o dal controllo della fosforilazione/defosforilazione.,
Regolatori allosterici e ossigeno
Come descritto prima, molti enzimi sono coinvolti nella via glicolitica convertendo un intermedio in un altro. Il controllo di questi enzimi, come esochinasi, fosfofruttochinasi, gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi e piruvato chinasi, può regolare la glicolisi. La quantità di ossigeno disponibile può anche regolare la glicolisi. L ‘” effetto Pasteur ” descrive come la disponibilità di ossigeno diminuisce l’effetto della glicolisi e la diminuzione della disponibilità porta ad un’accelerazione della glicolisi, almeno inizialmente., I meccanismi responsabili di questo effetto includono il coinvolgimento di regolatori allosterici della glicolisi (enzimi come esochinasi). L ‘” effetto Pasteur ” sembra verificarsi principalmente nei tessuti con elevate capacità mitocondriali, come i miociti o gli epatociti, ma questo effetto non è universale nei tessuti ossidativi, come le cellule pancreatiche.
Induzione enzimatica
Un altro meccanismo per il controllo dei tassi glicolitici è il controllo trascrizionale degli enzimi glicolitici. Alterare la concentrazione di enzimi chiave permette alla cellula di cambiare e adattarsi alle alterazioni dello stato ormonale., Ad esempio, l’aumento dei livelli di glucosio e insulina può aumentare l’attività dell’esochinasi e della piruvato chinasi, aumentando così la produzione di piruvato.
PFK-1
Il fruttosio 2,6-bisfosfato è un regolatore allosterico di PFK-1. Alti livelli di fruttosio 2,6-bisfosfato aumentano l’attività di PFK-1. La sua produzione avviene attraverso l’azione della fosfofruttochinasi-2 (PFK-2). PFK-2 ha attività sia chinasi che fosforilasi e può trasformare i fosfati di fruttosio 6 in fruttosio 2,6-bisfosfato e viceversa., L’insulina defosforila PFK-2, e questo attiva la sua attività chinasica, che aumenta i livelli di fruttosio 2,6-bisfosfato, che successivamente attiva PFK-1. Il glucagone può anche fosforilare PFK-2, e questo attiva la fosfatasi, che trasforma il fruttosio 2,6-bisfosfato in fruttosio 6-fosfato. Questa reazione diminuisce i livelli di fruttosio 2,6-bisfosfato e diminuisce l’attività di PFK-1.