Elle a lieu au niveau de la chaîne respiratoire des mitochondries (phosphorylation oxydative) chez les eucaryotes et dans le cytoplasme des bactéries. Elle fait intervenir une cytochrome oxydase et entraine la formation d'H2O.
Il y a deux types de glycolyse: la glycolyse aérobie (en présence d'oxygène) qui se passe dans toutes les cellules, et la glycolyse anaérobie (sans oxygène) qui se passe parfois dans la cellule musculaire lorsque l'apport en oxygène est insuffisant (effort violent et prolongé).
La glycolyse est la première chaîne du catabolisme des glucides, elle s'effectue dans le cytosol par des enzymes solubles et en anaérobie (sans apport d'oxygène). Elle a comme fonction la synthèse de molécule riche en énergie, ainsi que la formation de pyruvate qui aura plusieurs destinées (cf.
Rôle de la glycolyse
La glycolyse est un processus libérateur d'énergie ayant lieu dans le cytoplasme de toutes les cellules, au cours duquel le glucose est dégradé pour fournir de l'énergie.
Le pyruvate est le réactif principal dans la prochaine étape de la respiration cellulaire, la décarboxylation du pyruvate. Par conséquent, le composé à trois atomes de carbone qui est le produit final de la glycolyse est le pyruvate.
La glycolyse signifie "dégradation du glucose". La glycolyse transfome le glucose en 2 acides pyruviques et permet la fabrication de 2 ATP. Pour rappel, la glycolyse a lieu à l'extérieur de la mitochondrie, dans le cytosol (matrice du cytoplasme).
La glycolyse (γλῠκὖς glykýs « sucré » et λύσις lýsis « libération ») ou voie d'Embden-Meyerhof-Parnas est une voie métabolique d'assimilation du glucose et de production d'énergie. Elle se déroule dans le hyaloplasme (ou cytosol) de la cellule.
Le bilan énergétique global de la glycolyse n'est donc que de deux molécules d'ATP par molécule de glucose, provenant de sa transformation en pyruvate (commune à l'arébiose et à l'anaérobiose).
Remarque (hors programme) : pourquoi 36 ou 38 molécules d'ATP ? En fait cela dépend de la manière dont les transporteurs de protons (NADH) sont transférés dans la matrice.
La glycolyse, voie métabolique anaérobie, dissocie le glucose (à 6 carbones) en 2 molécules de pyruvate (à 3 carbones). Cette opération consomme 2 molécules d'ATP au niveau de réactions d'amorçage et produit 4 ATP par molécules de glucose. Ainsi le rendement net est de 2 ATP.
La voie de la glycolyse correspond à une série de réactions catalysées par des enzymes qui dégradent une molécule de glucose (6 carbones) en deux molécules de pyruvate (3 carbones). Chez les eucaryotes, cette transformation a lieu dans le cytosol de la cellule.
En réponse à une ingestion d'hydrates de carbone, l'augmentation de la glycémie stimule la sécrétion d'insuline par les cellules β du pancréas endocrine. Dans le foie, l'insuline active l'expression des gènes de la glycolyse et de la lipogenèse, nécessaires à la synthèse de lipides.
L'expression des R-glu est favorisée par le glucose et inhibée par le glucagon ainsi que les agents qui augmentent le taux d'AMPc intracellulaire. Au niveau hépatique, une augmentation du flux de glucose stimule la production de récepteurs alors que les inhibiteurs de la glycolyse augmentent leur transcription.
Le métabolisme - Destin du pyruvate
- La fermentation alcoolique : glycolyse en anaérobie dans la levure et certains micro-organismes. - La décarboxylation oxydative suivie du cycle de Krebs : oxydation du pyruvate en CO2 et H2O chez les animaux, végétaux et de nombreuses cellules procaryotes en aérobie.
Devenir du pyruvate en aérobiose
Cette réaction a lieu au niveau de la paroi mitochondriale pour les eucaryotes et au niveau de la membrane pour les procaryotes.
Cette dégradation se fait en deux étapes, la glycolyse suivie du cycle de Krebs. Au cours de la glycolyse, une molécule de glucose à 6 carbones est coupée en deux pour donner 2 molécules à 3 carbones (l'acide pyruvique ou pyruvate) avec production de 2 molécules d'ATP.
L'ATP entre dans la fabrication des acides nucléiques
Si la molécule d'ATP est trouvée à l'état libre dans les cellules, elle sert également de matériau de construction pour la synthèse des acides nucléiques, la classe de macromolécules essentiellement en charge de l'information génétique (voir fig. 2).
Du glucose à l'ATP
La transfert de l'énergie chimique du glucose en énergie chimique sous forme d'ATP se réalise en plusieurs étapes : la glycolyse, puis le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire au sein des mitochondries. De manière très schématique, la glycolyse permet la dégradation de glucose en pyruvate.
L'ATP en tant que tel ne peut être stocké dans les cellules, de sorte que l'énergie métabolique est stocké par exemple sous forme de lipides dans le tissu adipeux ou de glucides tels que le glycogène chez les animaux ou d'amidon chez les plantes.
Le foie stocke le glucose au niveau de ses cellules, les hépatocytes, sous forme de glycogène, un polymère de glucose (on parle de réserve publique). Les muscles sont aussi capables de stocker du glucose sous forme de glycogène dans les fibres musculaires pour leur propre fonctionnement (réserve privée).
ATP/AMP : La phophofructokinase 1 est l'élément le plus important dans le contrôle de la glycolyse. Elle est inhibée par les fortes concentrations cellulaires de l'ATP (ATP/AMP élevé) qui abaissent l'affinité de l'enzyme pour le fructose 6-phosphate.
La respiration cellulaire a lieu dans les mitochondries. La cellule eucaryote est composée de nombreuses mitochondries qui baignent dans le cytoplasme de la cellule. Une mitochondrie est constituée de deux membranes, une membrane interne et une membrane externe.
Le lactate : substrat énergétique en physiologie
La meilleure illustration est celle des hématies pour lesquelles la glycolyse ne peut s'effectuer que dans le cytosol de façon anaérobie, le métabolite final étant le lactate qui permet de pérenniser la glycolyse et de produire de l'ATP.
Le métabolisme correspond à l'ensemble de toutes les transformations chimiques, décomposables en réactions simples, qui se produisent dans une cellule ou un organisme. Il se divise en deux phases : 1) Le catabolisme : ensemble de réactions enzymatiques de dégradation de macromolécules en molécules de faible taille.
L'oxydation du glucose en 6 CO2 implique les voies ou réactions métaboliques suivantes : glycolyse, transformation du pyruvate en acétylCoA (libération de 2 CO2), cycle de Krebs (libération de 4 CO2) et phosphorylations oxydatives. L'animation ci-dessous présente le bilan en ATP de l'oxydation du glucose.