GLUCOLISIS
La glucolisis es el proceso mediante el cual una molécula de glucosa (de 6 átomos de C) es transformada en dos moléculas de piruvato (de 3 átomos de C), que posteriormente se transformará en acetil Co-A para entrar en el ciclo de Krebs.
Durante el proceso se obtiene un balance neto de energía de 2 moléculas de ATP. Al ser un proceso oxidativo, va acompañado de una reducción, por lo que además se obtienen 2 moléculas de NADH + H+.
Es una ruta prácticamente universal, pues casi todos los organismos utilizan la glucosa como fuente de energía. Consta de 10 reacciones agrupadas en dos fases:
1. Fase de gasto energético o “fase de hexosas” o etapa “preparativa”. Es una etapa degradativa. No es oxidativa y además no se produce ATP, sino que se consumen 2 moléculas de ATP por cada glucosa. 2. Fase de obtención de energía o “fase de triosas” o etapa “oxidativa”. Se oxida el NAD, que se transforma en NADH + H+ y se forman 4 moléculas de ATP por trasferencia de grupos fosfato al ADP.
Fig. Visión general de la glucolisis
La glucolisis ocurre en el citosol, pero la glucosa es altamente polar, por lo que no puede difundir a través de la membrana celular al ser ésta hidrofóbica, de modo que entra en la célula por transporte facilitado mediante proteínas transportadoras.
Es un proceso que no requiere O2 para las oxidaciones, sino que utiliza para ello intermediarios fosforilados. Estos intermediarios están en forma aniónica (carga negativa) y normalmente van combinados con el Mg2+.
La glucosa que se degrada en el proceso puede proceder de:
- Las reservas celulares de glucógeno GLUCONEOGÉNESIS - Los hidratos de Carbono que se hidrolizan en el intestino (Polisacáridos, disacáridos, etc)
Desde el punto de vista energético, el rendimiento es muy bajo, pues solo se obtienen 2 ATP, pero es importante porque se forma el ácido pirúvico, que participa en otras reacciones donde la energía neta liberada es mucho mayor.
ETAPAS DE LA GLUCOLISIS
1ª FASE: GASTO O APORTE ENERGÉTICO.
Reacción 1. Fosforilación en el C6 de la Glucosa para dar Glucosa-6-fosfato. De éste modo se consigue activar la molécula (aumentar su energía), para poder utilizarla en otros procesos. Para que se rompa el esqueleto carbonado es necesaria la hidrólisis de una molécula de ATP de la reserva celular.
α-D-Glucosa α-D-Glucosa-6P
Esta reacción es irreversible y está catalizada por un enzima denominado hexokinasa (kinasa = cataliza reacciones de fosforilación), que constituye el primer punto de control de la ruta, pues es inhibida por altas concentraciones de G6P, aunque es independiente de la concentración de ATP.
Reacción 2. Isomerización de la Glucosa-6-P para dar Fructosa-6-P. La G6P rompe su forma cíclica y se abre, sufriendo unos procesos que dan lugar a la formación de un intermediario de reacción, denominado cis-enol, con una corta vida que seguidamente se transforma en una cetosa, que al ciclarse da lugar a la forma furanosa de la F6P.
α-D-Glucosa-6P D-Fructosa-6P
Es una reacción reversible de isomerización de aldosa a cetosa catalizada por la fosfoglucoisomerasa.
Reacción 3. Fosforilación de la Fructosa-6-P en el C1, para dar fructosa-1,6-bisfosfato (FBP).
Es una reacción irreversible, catalizada por una kinasa, concretamente la fosfofructokinasa-1 (PFK-1), que fosforila el carbono 1 de la F6P. Ésta reacción constituye el 2º y principal punto de control de la glucolisis, pues cuando las concentraciones de ATP son altas, este enzima es inhibido y cesa la glucolisis. También está controlada por las concentraciones de citrato.
a) Dihidroxiacetona- fosfato (DHAP) b) Gliceraldehido-3-fosfato (G3P)
La 3-fosfodihidroxiacetona (DHAP) corresponde a los átomos de carbono 1, 2 y 3 de la FBP, mientras que el gliceraldehido-3-fosfato procede de a los carbonos 4, 5 y 6 de la FBP, siendo el C6 el 1º de la nueva molécula (G3P)
D-Fructosa-1,6-BP DHAP G3P
El enzima que cataliza esta reacción es una aldolasa, concretamente recibe el nombre de fructosa bisfosfato aldolasa.
Reacción 5. Isomerización de la dihidroxiacetona-fosfato (DHAP) que se transforma en otra molécula de gliceraldehido-3-P en una reacción reversible.
DHAP G3P
Reacción catalizada por la triosa-fosfato isomerasa.
2ª FASE: GANANCIA O BENEFICIO ENERGÉTICO
Reacción 6. Oxidación y Fosforilación del D-Gliceraldehido-3-P (G3P) para dar 1,3- Bifosfoglicerato. Se trata de una oxidación que requiere por tanto una reducción.
Al mismo tiempo se produce la incorporación de un Pi (fosforo inorgánico) por cada molécula de G3P, el cual va a quedar unido mediante un enlace rico en energía. Los dos hidrógenos del carbono 1 pasan al coenzima NAD+, el cual es reducido a NADH + H+, y se forma un doble enlace C = O. Se trata de una deshidrogenación u oxidación del sustrato.
La reacción es catalizada por un enzima denominado fosfogliceraldehido deshidrogenasa, el cual presenta un centro activo con un resto de –SH.
Reacción 7. Cesión de 1 grupo fosfato del 1,3-Bifosfoglicerato al ADP (genera ATP. 1ª fosforilación a nivel de sustrato). El BPG libera con el enlace rico en energía, suficiente para formar el ATP. Por tanto se producen dos moléculas de ATP, que ya compensan el gasto energético de la primera etapa. Es una reacción reversible, la cual ocurre cuando la concentración de ATP es pequeña, ya que en presencia de una alta concentración de ATP puede ocurrir el proceso inverso.
El enzima que cataliza esta reacción es la fosfoglicerato kinasa
Reacción 8. Isomerización del 3-fosfoglicerato para dar 2-fosfoglicerato.
Reacción catalizada por el enzima fosfoglicerato mutasa
Reacción 9. Deshidratación del 2-Fosfoglicerato, con pérdida de una molécula de agua procedente del OH libre del carbono 3 y el H del carbono 2. Esto da lugar a un doble enlace entre el carbono 2 y el 3, dejando el fosfato del carbono 2 unido mediante un enlace rico en energía, para dar lugar al ácido fosfoenolpirúvico (PEP).
El enzima encargado de catalizar esta reacción es una deshidratasa denominada enolasa.
Reacción 10. Cesión de 1 grupo fosfato del Fosfoenolpiruvato al ADP (genera ATP. 2ª fosforilación a nivel de sustrato) Se trata de una reacción irreversible en la que se forma un intermediario de reacción inestable llamado enol pirúvico, que rápidamente pasa a piruvato.
Reacción catalizada por la piruvato kinasa. Constituye el tercer punto de control de la glucólisis pues es activada por la fructosa-1,6, bifosfato y AMP.
BALANCE GLOBAL DE LA GLUCOLISIS
 Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2Pi 2 Ácido pirúvico + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP |
