Glicolisi: differenze tra le versioni

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I primi studi su questi processi iniziarono nell'anno [[1860]], quando [[Louis Pasteur]]<ref name="www.pasteurfoundation.org">{{Cita web |url=http://www.pasteurfoundation.org/index.shtml |titolo=:: Pasteur Foundation - The U.S. nonprofit affiliate of the Institut Pasteur :: |accesso=11 ottobre 2010 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20101014093437/http://www.pasteurfoundation.org/index.shtml |dataarchivio=14 ottobre 2010 |urlmorto=sì}}</ref><ref name="Haas-1998">{{Cita pubblicazione |nome=LF. |cognome=Haas |coautori=L. Pasteur |anno=1998 |mese=marzo |titolo=Louis Pasteur (1822-95). |rivista=J Neurol Neurosurg Psychiatry |volume=64 |numero=3 |p=330 |PMID=9527143}}</ref><ref name="Joaquín Izquierdo-1973">{{Cita pubblicazione |nome=J. |cognome=Joaquín Izquierdo |anno=1973 |mese=luglio |titolo=[A flash of genius and the work of Louis Pasteur (1822-1895)] |rivista=Gac Med Mex |volume=100 |numero=1 |pp=79-80 |PMID=4583346}}</ref><ref name="Martínez-Palomo-2001">{{Cita pubblicazione |nome=A. |cognome=Martínez-Palomo |coautori=L. Pasteur |anno=2001 |mese=marzo |titolo=The science of Louis Pasteur: a reconsideration. |url=https://archive.org/details/sim_quarterly-review-of-biology_2001-03_76_1/page/37 |rivista=Q Rev Biol |volume=76 |numero=1 |pp=37-45 |PMID=11291570}}</ref> individuò i [[microorganismi]] come responsabili delle fermentazioni.<ref name="gallica.bnf.fr">{{Cita web |url=http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k7357p |titolo=Oeuvres de Pasteur. Tome 2 / réunies par Pasteur Vallery-Ra... - Gallica |accesso=11 ottobre 2010 |dataarchivio=4 maggio 2012 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20120504144722/http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k7357p |urlmorto=no }}</ref> Nel [[1897]] [[Hans Buchner (medico)|Hans]] e [[Eduard Buchner]]<ref name="Jaenicke-2007">{{Cita pubblicazione |nome=L. |cognome=Jaenicke |coautori=E. Buchner |anno=2007 |titolo=Centenary of the award of a Nobel prize to Eduard Buchner, the father of biochemistry in a test tube and thus of experimental molecular bioscience. |rivista=Angew Chem Int Ed Engl |volume=46 |numero=36 |pp=6776-82 |doi=10.1002/anie.200700390 |PMID=17600804}}</ref><ref name="Kohl-1998">{{Cita pubblicazione |nome=F. |cognome=Kohl |coautori=E. Buchner |anno=1998 |mese=giugno |titolo=[A milestone of biochemistry and enzyme research. 100 years ago the German physiologist and chemist Eduard Buchner demonstrated "cell-free fermentation" in yeast extracts] |rivista=Dtsch Med Wochenschr |volume=123 |numero=25-26 |pp=814-7 |doi=10.1055/s-0029-1233241 |PMID=9672490}}</ref><ref name="Kyle-">{{Cita pubblicazione |nome=RA. |cognome=Kyle |coautori=MA. Shampo; E. Buchner |titolo=Eduard Buchner. |rivista=JAMA |volume=245 |numero=20 |p=2096 |PMID=7014942}}</ref> scoprirono per puro caso che le fermentazioni possono avvenire anche solo in presenza di semplici estratti cellulari<ref>Per ''estratto cellulare'' si intende la raccolta del [[citoplasma]] e di tutto il contenuto di una [[cellula]] in seguito alla sua lisi.</ref>, smentendo il ''dogma'' ipotizzato da Pasteur, secondo cui i processi metabolici fossero possibili solo all'interno di una struttura ''vivente'', come una cellula.<ref name="gallica.bnf.fr" />

Nel [[1905]] [[Arthur Harden]]<ref name="Kohler-1974">{{Cita pubblicazione |nome=RE. |cognome=Kohler |coautori=A. Harden A |anno=1974 |titolo=The background to Arthur Harden's discovery of cozymase. |url=https://archive.org/details/sim_bulletin-of-the-history-of-medicine_spring-1974_48_1/page/22 |rivista=Bull Hist Med |volume=48 |numero=1 |pp=22-40 |PMID=4370723 |HARDEN; A. Macfadyen A |MACFADYEN}}</ref><ref name="Manchester-2000Pioneer">{{Cita pubblicazione |nome=KL. |cognome=Manchester |coautori=A. Harden |anno=2000 |mese=febbraio |titolo=Arthur Harden: an unwitting pioneer of metabolic control analysis. |url=https://archive.org/details/sim_trends-in-biochemical-sciences_2000-02_25_2/page/n63 |rivista=[[Trends Biochemin Biochemical SciSciences]] |volume=25 |numero=2 |pp=89-92 |PMID=10664590}}</ref><ref name="Manchester-2000Age">{{Cita pubblicazione |nome=KL. |cognome=Manchester |coautori=E. Buchner; AC. Hill; A. Harden |anno=2000 |titolo=Biochemistry comes of age: a century of endeavour. |url=https://archive.org/details/sim_endeavour_2000-03_24_1/page/22 |rivista=Endeavour |volume=24 |numero=1 |pp=22-7 |PMID=10824440}}</ref> e [[William Young]],<ref name="adbonline.anu.edu.au">{{Cita web |url=http://adbonline.anu.edu.au/biogs/A120673b.htm |titolo=Young, William John (1878 - 1942) Biographical Entry - Australian Dictionary of Biography Online |accesso=11 ottobre 2010 |dataarchivio=23 giugno 2010 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20100623015556/http://adbonline.anu.edu.au/biogs/A120673b.htm |urlmorto=no }}</ref><ref name="www.eoas.info">{{Cita web |url=http://www.eoas.info/biogs/P000925b.htm |titolo=Young, William John - Biographical entry - Encyclopedia of Australian Science |accesso=11 ottobre 2010 |dataarchivio=10 agosto 2011 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20110810231557/http://www.eoas.info/biogs/P000925b.htm |urlmorto=no }}</ref> andando più nel dettaglio, individuarono le due frazioni subcellulari necessarie per lo svolgimento di una fermentazione: una frazione [[termosensibilità|termosensibile]] ad alto [[peso molecolare]] (quella contenente gli [[enzima|enzimi]]) ed una non termosensibile a basso peso molecolare (contenente [[adenosindifosfato|ADP]], [[adenosintrifosfato|ATP]], [[Nicotinammide adenina dinucleotide|NAD]]⁺ e altri [[cofattore (biologia)|cofattori]]).

Nei primi decenni del [[XX secolo|Novecento]] si studiarono intensamente gli estratti cellulari di [[muscolo|muscoli]] e [[lievito|lieviti]], responsabili delle fermentazioni [[fermentazione lattica|lattica]] ed [[fermentazione alcolica|alcolica]], che si scoprì successivamente condividere la maggior parte degli enzimi e dei metaboliti. Le difficoltà maggiori in questi studi erano essenzialmente legate alla breve [[emivita (farmacologia)|emivita]] degli intermedi metabolici, che impediva di analizzare il processo in maniera ''stabile''. Il ''[[pathway]]'', in ogni caso, fu completamente caratterizzato nel [[1940]], attraverso i contributi vari di Gustav Embden, Otto Meyerhof, Jakub Parnas, [[Carl Neuberg]],<ref name="NORD-1958">{{Cita pubblicazione |nome=FF. |cognome=NORD |coautori=C. NEUBERG |anno=1958 |titolo=Carl Neuberg; 1877-1956. |rivista=Adv Carbohydr Chem |volume=13 |pp=1-7 |PMID=13605967}}</ref><ref name="GOTTSCHALK-1956">{{Cita pubblicazione |nome=A. |cognome=GOTTSCHALK |coautori=C. NEUBERG |anno=1956 |mese=ottobre |titolo=Prof. Carl Neuberg. |rivista=Nature |volume=178 |numero=4536 |pp=722-3 |PMID=13369516}}</ref><ref name="GRAUER-1957">{{Cita pubblicazione |nome=AL. |cognome=GRAUER |coautori=C. NEUBERG |anno=1957 |mese=gennaio |titolo=[Carl Neuberg, 1877-1956.] |rivista=Enzymologia |volume=18 |numero=1 |pp=1-2 |PMID=13414707}}</ref> [[Otto Heinrich Warburg|Otto Warburg]]<ref name="Warburg-2010">{{Cita pubblicazione |nome=OH. |cognome=Warburg |anno=2010 |mese=novembre |titolo=The classic: The chemical constitution of respiration ferment. |url=https://archive.org/details/sim_clinical-orthopaedics-and-related-research_2010-11_468_11/page/2833 |rivista=Clin Orthop Relat Res |volume=468 |numero=11 |pp=2833-9 |doi=10.1007/s11999-010-1534-y |PMID=20809165}}</ref><ref name="Warburg-1979">{{Cita pubblicazione |nome=O. |cognome=Warburg |coautori=O. Warburg |anno=1979 |mese=marzo |titolo=[Otto Warburg: a biographical essay (author's transl)] |rivista=Seikagaku |volume=51 |numero=3 |pp=139-60 |PMID=381542}}</ref><ref name="Brand-2010">{{Cita pubblicazione |nome=RA. |cognome=Brand |anno=2010 |mese=novembre |titolo=Biographical sketch: Otto Heinrich Warburg, PhD, MD. |url=https://archive.org/details/sim_clinical-orthopaedics-and-related-research_2010-11_468_11/page/2831 |rivista=Clin Orthop Relat Res |volume=468 |numero=11 |pp=2831-2 |doi=10.1007/s11999-010-1533-z |PMID=20737302}}</ref>, [[Gerty Cori|Gerty]] e [[Carl Cori]].<ref name="YOUNG-1957">{{Cita pubblicazione |nome=FG. |cognome=YOUNG |coautori=G. CORI |anno=1957 |mese=novembre |titolo=Gerty T. Cori. |rivista=Br Med J |volume=2 |numero=5054 |pp=1183-4 |PMID=13472084}}</ref><ref name="HOUSSAY-1956">{{Cita pubblicazione |nome=BA. |cognome=HOUSSAY |coautori=CF. CORI |anno=1956 |mese=aprile |titolo=Carl F. and Gerty T. Cori. |rivista=Biochim Biophys Acta |volume=20 |numero=1 |pp=11-6 |PMID=13315342}}</ref><ref name="Simoni-2002">{{Cita pubblicazione |nome=RD. |cognome=Simoni |coautori=RL. Hill; M. Vaughan; CF. Cori; GT. Cori |anno=2002 |mese=luglio |titolo=Carbohydrate Metabolism: Glycogen Phosphorylase and the Work of Carl F. and Gerty T.Cori. 1928-1943. |rivista=J Biol Chem |volume=277 |numero=29 |pp=18e |PMID=12118037}}</ref>

Riga 49:

|'''HK'''

|[[Transferasi]]

|<small>Questa fase utilizza [[Adenosina trifosfato|ATP]] per fosforilare il glucosio. Questa reazione presenta una [[energia libera di Gibbs|ΔG]] molto bassa: per questo motivo, la reazione è irreversibile.<br>Necessaria è la presenza di [[Magnesio|Mg]]²⁺ il quale rende possibile la reazione sequestrando in un complesso le cariche negative dei fosfati dell'[[Adenosina trifosfato|ATP]].</small><ref name="pmid18726182">{{Cita pubblicazione |autore=Iynedjian PB |anno=2009 |mese=gennaio |titolo=Molecular physiology of mammalian glucokinase |rivista=Cell. Mol. Life Sci. |volume=66 |numero=1 |pp=27–4227-42 |doi=10.1007/s00018-008-8322-9 |PMID=18726182 |pmc=2780631}}</ref>

|-

|[[#Reazione 2: fosfoglucosio isomerasi|2]]

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|'''PGI'''

|[[Isomerasi]]

|<small>Il cambiamento di struttura è ottenuto attraverso una [[reazione redox]], nella quale l'[[aldeidi|aldeide]] viene ridotta ad [[alcoli|alcol]] ed il [[carbonio]] adiacente è ossidato a diventare un [[chetone]]. Sebbene la reazione non abbia una ΔG molto favorevole, è molto efficiente a causa delle basse concentrazioni di fruttosio-6-fosfato, metabolizzato molto velocemente nel passaggio seguente (questo fenomeno è comprensibile per la [[legge di azione di massa]]).</small><ref name="pmid17875708">{{Cita pubblicazione |autore=Yanagawa T, Funasaka T, Tsutsumi S, Hu H, Watanabe H, Raz A |anno=2007 |mese=settembre |titolo=Regulation of phosphoglucose isomerase/autocrine motility factor activities by the poly(ADP-ribose) polymerase family-14 |rivista=Cancer Res. |volume=67 |numero=18 |pp=8682–98682-9 |doi=10.1158/0008-5472.CAN-07-1586 |PMID=17875708}}</ref>

|-

|[[#Reazione 3: fosfofruttochinasi|3]]

Riga 65:

|'''PFK-1'''

|Transferasi

|<small>In questo passaggio c'è nuovamente dispendio di energia attraverso un'altra molecola di [[Adenosina trifosfato|ATP]]. Tale ''spesa'' può essere giustificata in due modi: il processo glicolitico da qui in poi è irreversibile e l'energia fornita al glucide lo destabilizza.</small><ref name="pmid15170386">{{Cita pubblicazione |autore=Rider MH, Bertrand L, Vertommen D, Michels PA, Rousseau GG, Hue L |anno=2004 |mese=agosto |titolo=6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase: head-to-head with a bifunctional enzyme that controls glycolysis |rivista=Biochem. J. |volume=381 |numero=Pt 3 |pp=561–79561-79 |doi=10.1042/BJ20040752 |PMID=15170386 |pmc=1133864}}</ref>

La reazione è attivata da alti livelli di AMP e Pi (quindi richiesta energetica da parte della cellula) mentre è inibita da alte concentrazioni di [[Adenosina trifosfato|ATP]] e di citrato.

Anche qui è importante la presenza di Mg²⁺.

Riga 75:

|'''ALDO'''

|[[Liasi]]

|<small>La molecola, destabilizzata dalla precedente reazione, è passibile di scissione da parte dell'aldolasi in due molecole glucidiche da tre atomi di carbonio: diidrossiacetone fosfato e [[gliceraldeide 3-fosfato]].</small><ref name="pmid1814134">{{Cita pubblicazione |autore=Kochman M, Dobryszycki P |anno=1991 |titolo=Topography and conformational changes of fructose-1,6-bisphosphate aldolase |rivista=Acta Biochim. Pol. |volume=38 |numero=4 |pp=407–21407-21 |PMID=1814134}}</ref>

|-

|[[#Reazione 5: trioso fosfato isomerasi|5]]

Riga 83:

|'''TPI'''

|Isomerasi

|<small>La trioso fosfato isomerasi converte rapidamente il DHAP in gliceraldeide 3-fosfato.</small><ref name="pmid18604458">{{Cita pubblicazione |autore=Lee JC |anno=2008 |mese=luglio |titolo=Modulation of allostery of pyruvate kinase by shifting of an ensemble of microstates |rivista=Acta Biochim. Biophys. Sin. (Shanghai) |volume=40 |numero=7 |pp=663–9663-9 |PMID=18604458 |pmc=2562701}}</ref>

|-

|}

Riga 144:

:''Glucosio + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 P_i → 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP + 2 H₂O + 2 H⁺''

tale via metabolica si verifica incessantemente nel citosol, pertanto si richiede nel citosol continua disponibilità di glucosio, ADP, Pi e NAD; di glucosio c'è continua disponibilità (via GLUT o dalla glicogenolisi o dalla gluconeogenesi) così pure di ADP e Pi (da varie vie anaboliche) non c'è invece disponibilità di NAD che deve perciò essere rigenerato dall'ossidazione del NADH, che può avvenire grazie al metabolismo mitocondriale, GLICOLISI(si AEROBICA,parla in quel caso di glicolisi [[aerobico|aerobica]]) o tramite la [[riduzione (chimica)|riduzione]] del piruvato a [[lattato,]] (trattasi in quel caso di GLICOLISIglicolisi ANAEROBICA[[anaerobio|anaerobica]]).

== Tappe della glicolisi ==

Riga 282:

=== Controllo della fosfofruttochinasi ===

La [[6-fosfofruttochinasi|fosfofruttochinasi]]<ref name="Bolaños-2010">{{Cita pubblicazione |nome=JP. |cognome=Bolaños |coautori=A. Almeida; S. Moncada |anno=2010 |mese=marzo |titolo=Glycolysis: a bioenergetic or a survival pathway? |rivista=[[Trends Biochemin SciBiochemical Sciences]] |volume=35 |numero=3 |pp=145-9 |doi=10.1016/j.tibs.2009.10.006 |PMID=20006513}}</ref> è probabilmente il più importante sito di controllo del ''pathway'', dal momento che si trova immediatamente a valle del punto di ingresso nella via metabolica degli [[esosi]] alternativi al glucosio (come [[fruttosio]] e [[galattosio]]).<ref name="Michels-2006">{{Cita pubblicazione |nome=PA. |cognome=Michels |coautori=DJ. Rigden |anno=2006 |mese=marzo |titolo=Evolutionary analysis of fructose 2,6-bisphosphate metabolism. |rivista=IUBMB Life |volume=58 |numero=3 |pp=133-41 |doi=10.1080/15216540600688280 |PMID=16766380}}</ref><ref name="Wegener-2002">{{Cita pubblicazione |nome=G. |cognome=Wegener |coautori=U. Krause |anno=2002 |mese=aprile |titolo=Different modes of activating phosphofructokinase, a key regulatory enzyme of glycolysis, in working vertebrate muscle. |rivista=Biochem Soc Trans |volume=30 |numero=2 |pp=264-70 |doi=10.1042/bst0300264 |PMID=12023862}}</ref>

Alti livelli di [[Adenosina trifosfato|ATP]]<ref name=Tett288/> inibiscono la fosfofruttochinasi, riducendone l'affinità per il [[fruttosio-6-fosfato]]. Questo effetto viene raggiunto attraverso il legame dell'[[Adenosina trifosfato|ATP]] a specifiche regioni di [[allosteria|regolazione allosterica]] (distinte dai siti catalitici). L'[[Adenosinmonofosfato|AMP]] ha invece l'effetto opposto, attivando l'enzima.<ref name=Tett288/> Per questo motivo, l'attività della fosfofruttochinasi è saldamente legata al bilancio cellulare di [[Adenosina trifosfato|ATP]]/AMP,<ref name="Tett289">{{Cita |Siliprandi e Tettamanti|p. 289.}}</ref> che può essere a buon ragione inteso come la ''riserva corrente di energia cellulare'', a cui le vie energetiche come la glicolisi sono tenute ad adattarsi.

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Questo effetto ha delle conseguenze molto rilevanti in alcune applicazioni biomediche. L'elevata glicolisi delle cellule tumorali, infatti, può essere utilizzato come fattore diagnostico di un tumore, come fattore per la valutazione di efficacia del trattamento, nonché per una esatta localizzazione della massa tumorale attraverso tecniche di [[Imaging biomedico|imaging]]<ref name="www.ncbi.nlm.nih.gov">{{Cita web |url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=micad&part=DOTA-pHLIP64Cu |titolo=64Cu-1,4,7,10-Tetraazacyclododecane-1,4,7-Tris-acetic acid-10-maleimidoethylacetamide-ACEQNPIYWARYADWLFTTPLLLLDLALLVDADEGTG -- Molecular Imaging and Contrast Agent Database (MICAD) -- NCBI Bookshelf |accesso=12 ottobre 2010 |dataarchivio=27 settembre 2009 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090927050501/http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=micad&part=DOTA-pHLIP64Cu |urlmorto=no }}</ref> mediate da un radiotracciante per [[Tomografia a emissione di positroni|PET]]<ref name="Robey-2008">{{Cita pubblicazione |nome=IF. |cognome=Robey |coautori=RM. Stephen; KS. Brown; BK. Baggett; RA. Gatenby; RJ. Gillies |anno=2008 |mese=agosto |titolo=Regulation of the Warburg effect in early-passage breast cancer cells. |rivista=Neoplasia |volume=10 |numero=8 |pp=745-56 |PMID=18670636}}</ref><ref name="Kelloff-2005">{{Cita pubblicazione |nome=GJ. |cognome=Kelloff |coautori=JM. Hoffman; B. Johnson; HI. Scher; BA. Siegel; EY. Cheng; BD. Cheson; J. O'shaughnessy; KZ. Guyton; DA. Mankoff; L. Shankar |anno=2005 |mese=aprile |titolo=Progress and promise of FDG-PET imaging for cancer patient management and oncologic drug development. |rivista=Clin Cancer Res |volume=11 |numero=8 |pp=2785-808 |doi=10.1158/1078-0432.CCR-04-2626 |PMID=15837727}}</ref> come il [[fluorodesossiglucosio]]<ref name="Bustamante-1977">{{Cita pubblicazione |nome=E. |cognome=Bustamante |coautori=PL. Pedersen |anno=1977 |mese=settembre |titolo=High aerobic glycolysis of rat hepatoma cells in culture: role of mitochondrial hexokinase. |rivista=Proc Natl Acad Sci U S A |volume=74 |numero=9 |pp=3735-9 |PMID=198801}}</ref> (un substrato modificato della [[esochinasi]]).

== Malattie metaboliche ==

Nell'[[aciduria combinata malonica e metilmalonica]] (CMAMMA) dovuta alla carenza di [[ACSF3]], la glicolisi è ridotta del -50%, che ha la sua causa nella ridotta [[Modificazione post traduzionale|lipolilazione]] degli enzimi mitocondriali, tra cui il [[Piruvato deidrogenasi (complesso enzimatico)|complesso della piruvato deidrogenasi]] e il [[Ossoglutarato deidrogenasi|complesso della alfa-chetoglutarato deidrogenasi]].<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Zeinab|cognome=Wehbe|nome2=Sidney|cognome2=Behringer|nome3=Khaled|cognome3=Alatibi|data=2019-11-01|titolo=The emerging role of the mitochondrial fatty-acid synthase (mtFASII) in the regulation of energy metabolism|rivista=Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids|volume=1864|numero=11|pp=1629-1643|doi=10.1016/j.bbalip.2019.07.012|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1388198119301349}}</ref>

== Note ==