Glycolyse

Résumé

• La glycolyse est la première voie utilisée pour dériver l’énergie des glucides
• C’est un processus complexe nécessitant l’activité de diverses enzymes et cofacteurs
• La glycolyse se compose de deux parties : La première partie nécessite l’investissement d’ATP pour fournir l’énergie nécessaire à la séparation du glucose en deux sucres à 3 carbones.
• La seconde moitié de la glycolyse produit de l’ATP et des électrons à partir d’atomes d’hydrogène et les attache au NAD+, produisant du NADH.
• Deux molécules d’ATP sont investies dans la phase d’investissement énergétique et quatre molécules d’ATP sont formées pendant la phase de gain énergétique. Cela produit un gain net de deux ATP et de deux molécules de NADH pour la cellule.

Qu’est-ce que la glycolyse ?

La glycolyse est la première étape de la respiration cellulaire. Elle décrit une séquence de réactions qui décompose les glucides en molécules plus petites. En gros, la glycolyse décompose une molécule de glucose et forme 2 molécules de pyruvate, avec la libération de deux molécules d’ATP. La glycolyse a évolué il y a longtemps et est utilisée par la grande majorité des organismes. Elle signifie littéralement « séparer les sucres ».

Étapes de la glycolyse

La glycolyse a lieu dans le cytoplasme. C’est un processus complexe, qui comporte dix étapes nécessitant diverses enzymes et cofacteurs. La glycolyse peut être séparée en deux phases : la phase d’investissement énergétique et la phase de dépense énergétique.

Phase d’investissement énergétique

Pendant la phase d’investissement énergétique, le glucose est modifié par l’ajout de deux groupes phosphates, formant un sucre modifié appelé fructose-1,6-bisphosphate. Cette molécule est instable, et peut être divisée en deux pour former deux sucres à 3 carbones. Cela nécessite l’investissement de deux molécules d’ATP

Phase de dépense d’énergie

Dans la phase de dépense d’énergie, les sucres à trois carbones sont convertis en pyruvates à trois carbones, par une série de réactions médiées par des enzymes. Au cours de ce processus, deux molécules d’ATP et une molécule de NADH sont fabriquées. Cependant, comme il y a deux molécules de pyruvate à convertir, quatre ATP et deux NADH sont fabriqués.

La glycolyse en détail

Le glucose est d’abord phosphorylé en glucose-6-phosphate par une enzyme appelée hexokinase. Ceci nécessite l’investissement d’une molécule d’ATP. Le glucose-6-phosphate est ensuite converti en fructose-6-phosphate par une enzyme appelée phosphoglucose isomérase. Ensuite, une autre interaction dépendante de l’ATP se produit : l’enzyme phosphofructokinase convertit le fructose-6-phosphate en fructose-1,6-bisphosphate. Ce sucre à 6 carbones a maintenant 2 groupes phosphates attachés.

Cette molécule est ensuite décomposée en 2 molécules à 3 carbones grâce à une enzyme aldolase. Ces molécules à 3 carbones sont le glycéraldéhyde-3-phosphate et le dihydroxyacétone phosphate (DHAP). Seul le glycéraldéhyde-3-phosphate peut passer aux étapes suivantes de la réaction, mais le DHAP peut être converti en glycéraldéhyde-3-phosphate avec l’enzyme triose phosphate isomérase. Le glycéraldéhyde-3-phosphate est ensuite converti en 1,3-bisphosphoglycérate à l’aide de la glycéraldéhyde phosphate déshydrogénase, ce qui produit également un NADH.

Maintenant dans la phase de gain, la phosphoglycérate kinase peut déphosphoryler le 1,3-bisphosphoglycérate pour produire du 3-phosphoglycérate. Cela produit 1 ATP par réaction, et comme il y a 2 molécules de départ, 2 ATP sont générés. Ensuite, la phosphoglycéromutase convertit le 3-phosphoglycérate en 2-phosphoglycérate, puis l’enzyme énolase le convertit en phosphoénolpyruvate. Enfin, la pyruvate kinase déphosphoryle le phosphoénolpyruvate produisant un autre ATP par molécule (donc 2 ATP)

A la fin de la glycolyse, il y a un gain NET de deux molécules de pyruvate, deux molécules d’ATP, et 2 molécules de NADH. Si de l’oxygène est disponible, le pyruvate peut entrer dans les mitochondries et être oxydé en dioxyde de carbone par le processus de respiration cellulaire, libérant des électrons à haute énergie et de nombreuses molécules d’ATP. Si l’oxygène n’est pas disponible, une respiration anaérobie se produit, produisant de l’acide lactique.

Références et lectures complémentaires

https://www.slideshare.net/prabeshrajjk/lecture-13-40727535 Diagramme simple de la glycolyse

https://microbiologyinfo.com/glycolysis-10-steps-explained-steps-by-steps-with-diagram/ Diagramme détaillé de la glycolyse

Campbell, Neil A., et Jane B. Reece. Biologie (8e édition). San Francisco : Benjamin Cummings, 2007.

https://www.nature.com/scitable/content/glycolysis-14897204

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