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La glycolyse est la voie universelle, indépendante de l'oxygène, qui extrait l'énergie du glucose (C6 H12 O6 ) dans le cytoplasme de chaque cellule. Le processus ne nécessite que du glucose et une suite d’enzymes glycolytiques. Chez les procaryotes, la glycolyse représente l’ensemble de la séquence de génération d’énergie ; chez les eucaryotes, le pyruvate produit est la porte d'entrée vers la machinerie mitochondriale hautement efficace qui s'ensuit.
Lors de la glycolyse, une molécule de glucose reçoit d'abord deux groupes phosphate (consommant deux ATP). Il est ensuite divisé en deux fragments de trois carbones, chacun à nouveau phosphorylé. Ces intermédiaires sont convertis en pyruvate, générant ainsi quatre ATP. Le résultat net est un gain de deux ATP, deux NADH et deux molécules de pyruvate par molécule de glucose.
En présence d'oxygène, le rendement final en ATP d'une molécule de glucose atteint 36 à 38 ATP lorsque les étapes aérobies en aval sont terminées. Cependant, si l'on énumère les produits immédiats de la glycolyse seule, ce sont :deux molécules de pyruvate, deux NADH et deux ATP nets.
Dans les cellules eucaryotes riches en oxygène, le pyruvate est transporté dans les mitochondries où il subit une série de réactions qui amplifient considérablement la production d'ATP.
Réaction de transition (lien) :Chaque pyruvate est décarboxylé pour former de l'acétylcoenzyme A (acétyl‑CoA), libérant du CO2 et générer du NADH.
Cycle de l'acide citrique (Krebs) :L'acétyl‑CoA se combine avec l'oxaloacétate pour produire du citrate. Grâce à une cascade d'étapes, le citrate est recyclé en oxaloacétate, produisant du NADH, du FADH2 supplémentaires. , deux CO2 molécules et deux ATP par glucose.
Chaîne de transport d'électrons (ETC) :NADH et FADH2 donnent des électrons à la membrane mitochondriale interne, entraînant la phosphorylation de l’ADP en ATP. L'oxygène sert d'accepteur final d'électrons, formant de l'eau. Cette étape génère environ 32 à 34 ATP par glucose.
Bien que la glycolyse puisse se produire sans oxygène, la voie complète de la respiration aérobie (réaction de transition, cycle de Krebs et ETC) nécessite de l'oxygène pour maintenir le flux d'électrons et la synthèse d'ATP. Ainsi, l'oxygène est essentiel au processus complet de respiration cellulaire, mais pas à la glycolyse seule.