La glicolisi è un processo biologico complesso che si verifica per convertire il glucosio in piruvato al fine di fornire energia per ogni cellula vivente. Poiché il ciclo della glicolisi comporta la conversione dello zucchero nel sangue in un anione dell’acido piruvico (piruvato), la glicolisi viene anche chiamata ciclo dell’acido citrico.
Poiché questo evento comporta anche il rilascio di energia libera, è considerato una reazione termodinamica. Il risultato finale è la sintesi di adenosina-5′-trifosfato (ATP) e nicotinammide adenina dinucleotide (NADH) ridotta, due nucleotidi che sono componenti chiave del DNA e importanti per il corretto funzionamento metabolico. Mentre la glicolisi è un semplice esempio di respirazione e fermentazione cellulare anaerobica, ci sono dieci fasi reattive che si verificano che coinvolgono diversi enzimi catalizzatori e composti intermedi.
Il primo evento che si verifica nella glicolisi utilizza l’energia fornita dagli enzimi della glicolisi esochinasi per convertire una molecola di zucchero (glucosio) con sei atomi di carbonio in due composti contenenti tre atomi di carbonio, o glucosio 6-fosfato. Questa sostanza subisce quindi un riarrangiamento molecolare in “lattato” o produce un anione di acido lattico. Il “ripagamento” per il consumo di energia nella fase iniziale della glicolisi è la successiva produzione di due nicotinammide adenina dinucleotidi (NAD), seguita da un gruppo fosfato che si lega a ciascuna molecola di 3 atomi di carbonio, che genera 1,3-bisfosfoglicerato. Nel frattempo, l’idrogeno nella reazione viene utilizzato per ridurre il NAD, producendo NADH. Infine, l’enzima glicolisi piruvato chinasi viene utilizzato per produrre due ATP per ogni molecola di glucosio coinvolta nella reazione glicolitica.
La glicolisi è una via metabolica di base che probabilmente si è evoluta miliardi di anni fa. Tuttavia, mentre si verifica in quasi tutti gli organismi viventi, lo fa con variazioni. Ad esempio, sebbene il glucosio sia il solito trampolino di lancio per avviare la glicolisi, altri monosaccaridi possono essere introdotti nella reazione. Inoltre, il lattato non è l’unico possibile sottoprodotto della glicolisi, come dimostra la produzione di anidride carbonica ed etanolo quando il lievito di birra viene sottoposto a fermentazione. Infine, non tutto il carbonio viene necessariamente convertito in piruvato e può essere utilizzato per promuovere altri percorsi correlati al carbonio.
Si verifica anche la glicolisi disfunzionale. Ad esempio, le cellule cancerose presentano spesso un ciclo glicolitico fino a 200 volte superiore a quello delle cellule normali. Conosciuto come effetto Warburg, questa accelerazione può verificarsi a causa di un’abbondanza di enzimi esochinasi o di una carenza di ossigeno dovuta alla mancanza di flusso sanguigno nel sito. Un disturbo simile nel metabolismo del glucosio è osservato nella malattia di Alzheimer. Tuttavia, questo è più probabilmente causato da un accumulo di proteine specifiche che interferiscono con la fosforilazione.