Il est le produit final de la glycolyse. Il est soit oxydé dans la mitochondrie en CO2 et H2O : c'est le premier élément du cycle de KREBS (production d'ATP), soit réduit en acétyl CoA par une pyruvate déshydrogénase, ou carboxylé en oxaloacétate par une pyruvate carboxylase (PC).
Il provient de la déphosphorylation du PEP (phosphoénolpyruvate) et permet le transfert du phosphate sur une molécule d'ADP pour former une molécule d'ATP ; la gluconéogenèse : le pyruvate est transformé en oxaloacétate par le pyruvate carboxylase.
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).
Elle se fait dans la mitochondrie. Le pyruvate est transporté dans la mitochondrie. Il est d'abord transformé par le complexe multi-enzymatique de la pyruvate déshydrogénase en acétyl-CoA.
Pyruvate. Le pyruvate est transporté à l'intérieur de la mitochondrie par le co-transporteur (symport), H +/pyruvate translocase, de 40 kDa de poids moléculaire (mal caractérisé par ailleurs) et mis en jeu par le gradient de protons (H +) (symport) (voir figure 18).
La fermentation se déroule toujours dans le cytoplasme de la cellule et en anaérobie. Il existe deux types de fermentations : la fermentation alcoolique permet l'oxydation du pyruvate en éthanol ; et la fermentation lactique permet l'oxydation du pyruvate en acide lactique.
La transformation du pyruvate en glucose est appelée la néoglucogenèse et le processus du stockage du glucose excédentaire dans le foie ou dans le muscle est la glycogénogénèse.
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.
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.
Cette série de réactions chimiques, qui conduit à la dégradation des molécules d'origine alimentaire en présence du dioxygène de l'air, est nommée « respiration cellulaire ». Elle se déroule au cœur même de nos cellules…
La respiration qui correspond à l'oxydation complète de molécules telles le glucose. La fermentation en absence d'oxygène permet d'oxyder des molécules organiques pour produire de l'énergie.
La plupart des cellules eucaryotes respirent. Les cellules végétales respirent aussi, mais lorsque ces dernières sont éclairées, elles procèdent à la photosynthèse qui masque la respiration cellulaire. L'élément indispensable à la respiration cellulaire est la mitochondrie.
L'acétyl-CoA est produite à la fois par la dégradation des glucides via la glycolyse et par la dégradation des acides gras constituant les lipides via la β-oxydation. Elle entre dans le cycle de Krebs des mitochondries en réagissant avec l'oxaloacétate pour former du citrate, avec libération d'une coenzyme A libre.
La formule chimique de l'acide pyruvique (ou acide 2-oxopropanoïque) est CH3COCOOH. L'acide pyruvique présente plusieurs fonctions importantes dans le métabolisme, notamment dans la fermentation alcoolique et le métabolisme des sucres et des protéines.
La respiration cellulaire. La respiration cellulaire est une dégradation complète du glucose en présence d'oxygène, permettant une libération totale de son énergie. Au cours de la deuxième étape, le glucose, servant cette fois d'aliment, est "brûlé" en présence d'oxygène dans les cellules de animaux et des plantes.
Elle est exprimée essentiellement dans le foie et les cellules β des îlots de Langerhans, ainsi que dans l'hypothalamus et la membrane basolatérale de l'intestin grêle permettant l'absorption des sucres simples et des tubules rénaux. GLUT2 permet aussi le passage du fructose et du galactose dans le sang.
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.
L'insuline joue un rôle de régulateur en maintenant la glycémie à des valeurs normales. L'insuline est une hormone naturellement produite par le pancréas, plus précisément par des cellules spécialisées situées dans les îlots de Langerhans. Elle permet au glucose (sucre) d'entrer dans les cellules du corps.
Bilan de la formation de lactate : les deux molécules de pyruvate formées par la glycolyse sont dégradées en lactate, nécessitant chacune un NADH, H+ (ceux formés lors de la glycolyse).
Le pyruvate et l'alanine sont les substrats centraux du cycle de l'alanine, appelé aussi cycle de Cahill,- ou cycle glucose-alanine, qui relie le métabolisme musculaire et hépatique. Dans le muscle, le pyruvate est transaminé en alanine et exporté dans le sang.
La production de lactate résulte donc de la transformation du glucose en pyruvate et de la transformation d'une partie du pyruvate en lactate. Rappelons que le glucose est constitué d'atomes de carbone (C), de proton (H+) et d'oxygène (O) (CHO).
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).
Un organite est spécialisé dans la respiration cellulaire, c'est la mitochondrie. En plus de produire de l'énergie, la respiration permet à la cellule de se protéger de l'oxygène qui est un élément très toxique.