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8.2: Qu'est-ce que la glycolyse ?
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Qu'est-ce que la glycolyse ?
 
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8.2: Qu'est-ce que la glycolyse ?

Aperçu

Les cellules font de l’énergie en décomposant les macromolécules. La respiration cellulaire est le processus biochimique qui convertit « l’énergie alimentaire » (à partir des liaisons chimiques des macromolécules) en énergie chimique sous forme d’adénosine triphosphate (ATP). La première étape de ce processus étroitement réglementé et complexe est la glycolyse. Le mot glycolyse provient du latin glyco (sucre) et de la lyse (dégradation). La glycolyse remplit deux fonctions intracellulaires principales : générer de l’ATP et des métabolites intermédiaires pour se nourrir d’autres voies. La voie glycolytique convertit un hexose (hydrate de carbone à six carbone comme le glucose), en deux molécules de triose (glucides à trois carbones) comme le pyruvate, et un filet de deux molécules d’ATP (quatre produites, deux consommées) et deux molécules de nicotinamide adenine dinucléotide (NADH).

Élucidation de la glycolyse

Saviez-vous que la glycolyse était la première voie biochimique découverte? Au milieu des années 1800, Louis Pasteur a déterminé que les micro-organismes causent la dégradation du glucose en l’absence d’oxygène (fermentation). En 1897, Eduard Buchner a constaté que les réactions de fermentation peuvent encore être effectuées dans des extraits de levure sans cellules, réalisés en brisant la cellule et en recueillant le cytoplasme qui contient les molécules solubles et les organites. Peu de temps après, en 1905, Arthur Harden et William Young ont découvert que le taux de fermentation diminue sans l’ajout de phosphate inorganique (Pi)et que la fermentation nécessite la présence à la fois d’un composant sensible à la chaleur (plus tard identifié pour contenir un certain nombre d’enzymes) et d’un faible poids moléculaire, fraction stable à la chaleur (ions inorganiques, ATP, ADP et coenzymes comme NAD). En 1940, avec l’effort de nombreux individus, la voie complète de la glycolyse a été établie par Gustav Embden, Otto Meyerhof, Jakub Karol Parnas, et al. En fait, la glycolyse est maintenant connue sous le nom de voie EMP.

Destiny of Glucose

Le glucose peut pénétrer dans les cellules de deux façons : diffusion facilitée par l’intermédiaire d’un groupe de protéines intégrales appelées protéines GLUT (transporteur de glucose) qui transportent le glucose dans le cytosol. Les membres de la famille des protéines GLUT sont présents dans des tissus spécifiques dans tout le corps humain. Alternativement, le transport actif secondaire déplace le glucose contre son gradient de concentration par l’intermédiaire d’une protéine symporter transmembrane. Le symporteur utilise l’énergie électrochimique de pompage d’un ion. Par exemple, les transporteurs liés au glucose de sodium dans l’intestin grêle, le cœur, le cerveau et les reins.

Dans les conditions aérobies (O2 riches) et anaérobies (O2 déficientes), la glycolyse peut commencer une fois que le glucose pénètre dans le cytosol d’une cellule. Il existe deux phases principales de la glycolyse. La première phase est énergisant et est considérée comme une étape préparatoire, piégeant le glucose dans la cellule et la restructuration de l’épine dorsale de six carbones afin qu’il puisse être efficacement fendu. La deuxième phase est la phase payante, libérant de l’énergie et générant du pyruvate.

Destin de Pyruvate

Selon le niveau d’oxygène et la présence de mitochondries, le pyruvate peut avoir l’un des deux destins possibles. Dans des conditions aérobies, avec des mitochondries présentes, le pyruvate pénètre dans les mitochondries, subissant le cycle de l’acide citrique et la chaîne de transport d’électrons (ETC) à oxyder au CO2,H2O, et encore plus d’ATP. En revanche, dans des conditions anaérobies (c.-à-d. les muscles de travail) ou le manque de mitochondries (c.-à-d. les procaryotes), le pyruvate subit une fermentation du lactate (c.-à-d. est réduit au lactate dans des conditions anaérobies). Fait intéressant, la levure et certaines bactéries dans des conditions anaérobies peuvent convertir le pyruvate en éthanol par un processus connu sous le nom de fermentation de l’alcool.

Régulation de la glycolyse

Un contrôle et une régulation serrés des voies métaboliques à médiation enzymatique, comme la glycolyse, sont essentiels au bon fonctionnement d’un organisme. Le contrôle est exercé par limitation du substrat ou par régulation liée aux enzymes. La limitation du substrat se produit lorsque la concentration de substrat et de produits dans la cellule est proche de l’équilibre. Par conséquent, la disponibilité du substrat détermine le taux de réaction. Dans la régulation liée aux enzymes, la concentration du substrat et des produits est loin de l’équilibre. L’activité de l’enzyme détermine le taux de réaction, qui contrôle le flux de la voie globale. Dans la glycolyse, les trois enzymes régulatrices sont l’hexokinase, la phosphofructokinase et la kinase pyruvate.


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