Visión rápida de la glicólisis

1. OBTENCIÓN DE ENERGIA
Glicólisis
Luz B. Pardo
Dibujo tomado de R.
thttp://www.bionova.org.es/biocast/documentos/figura/figtem1011/figura111.jpg

2. Compuestos de alta energía
Los llamados compuestos de alta energía se caracterizan por su gran
energía de hidrólisis. Al si sintetizarse estos compuestos almacenan en sus
enlaces químicos energía equivalente a la energía de hidrólisis.
DG°
Compuesto
K jouls / mol K calorias / mol
Fosfoenolpiruvato -61,9 -14,86 X~P
Fosfocreatina -43,0 -10,32 + G - G
ATP -30,5 -7,32
ADP -30,5 -7,32 X+P
Glucosa-1-fosfáto -20,9 -5,02
Glucosa-6-fosfáto -13,8 -3,31

3. ¿Cuál es la moneda energética de la célula?
La economía celular gira alrededor OH
del ATP (adenosinatrifosfato). O
P
Esta molécula se caracteriza por N CH OH
presentar dos enlaces anhídrido y H 2N C N O O
un enlace éster. C C
P
O OH
O
N N
La alta energía de hidrólisis de los CH CH P
O
C O
enlaces anhídrido del ATP le H
CH CH OH
permite almacenar energía en
HO OH
forma transitoria.

4. Razones para la alta energía del ATP
Impedimentos estéricos
R
O O O
O O
P P P
O OH
- - -
O O O
Repulsión entre cargas negativas
O- O O- O-
HO PH O- HO P O- HO P O HO P O-
O- O- O- O
Mayor número de formas resonantes en los productos

5. El objetivo de la glicolisis
Formar ATP en condiciones no dependientes del oxígeno

6. ¿Qué es la glicólisis?
• La glicólisis es el más universal de los procesos de
obtención de energía.
• Ocurre en el citoplasma.
• Es independiente del oxígeno.
• En este proceso, una hexosa se transforma en compuestos
de tres carbonos.
• Lleva a una guanacia neta de dos moléculas de ATP por
molécula de hexosa.
• Incluye reacciones reversibles e irreversibles.

7. ¿Qué debe ocurrir en la glicólisis?
Los siguientes procesos deben ocurrir durante la glicólisis (algunos de
ellos pueden requerir mas de una reacción):
1. Activación de la hexosa
2. Convergencia a una sola vía para la utilización de triosas
3. Formación de un enol fosfato de alta energía
4. Isomerización a un compuesto que permita una segunda
fosforilación
5. Oxidación de las triosas con formación de un anhídrido de fosforo
6. Recuperación del ATP gastado
7. Ruptura de un enlace C – C en la hexosa
8. Segunda fosforilación de la hexosa
El orden de los procesos de la glicólisis no necesariamente es el
enunciado en la lista anterior.

8. Activación de la hexosa
La activación de la hexosa se realiza de acuerdo con el
modelo general de activación:
• Sustrato: Monosacárido (Hexosa)
• Activador: ATP
• Enzima: Fosfotransferasa (quinasa)
• Producto activo: Ester fosfórico del monosacárido
ATP ADP
Hexosa Hexosa - P
Quinasa

9. Convergencia a una sola vía para la utilización de triosas
Ceto triosa 3C
Vía 1
Ceto hexosa Requiere una doble dosis de enzimas
Antieconómico
Aldo triosa 3C
Vía 2
Ceto triosa
Ceto hexosa Pierde la mitad de la materia
Antieconómico
Aldo triosa 3C
Vía 2
Ceto triosa
Isomerización Con una sola enzima adicional permite utilizar
Ceto hexosa toda la materia
LA MEJOR ESTRATEGIA
Aldo triosa 3C
Vía 2

10. Formación de un enol fosfato de
alta energía
La transformación de un éster fosfórico de baja energía en un enol fosfato
de alta energía se logra mediante la transferencia del fosfato a un alcohol
no primarios y la formación de un doble enlace por deshidratación.
R
R O R O
HC OH O
H C O P OH C O P OH
H2 C O P OH
H2C OH OH CH2 OH
OH H2 O

11. Isomerización a un compuesto que
permita una segunda fosforilación
Para poder realizar la segunda fosforilación es necesario generar un
alcohol primario en C1, ello se puede lograr mediante una isomerización de
la aldosa a una cetosa.
OH
O O P OH
HO
P Potencialmente aldehído O
O CH2
HO
H2C O OH HO C O
CH Isomerasa
CH CH
CH2
CH CH HO CH
HO CH OH OH
OH
OH
Alcohol primario
fosforilable

12. Oxidación de las triosas con formación
de un anhídrido de fosforo
La función aldehído de una aldosa se puede oxidar con NAD+ a un
ácido. La energía del proceso de oxidación es suficiente para transferir
un fosforilo al ácido y formar el anhídrido. L enzima que cataliza el
proceso es una deshidrogenasa (NAD oxidorreductasa)
NAD+NADH + H+
O O
O
R C R C
Deshidrogenasa
H O P OH
Pi
OH

13. Recuperación del ATP gastado
El ATP se puede recuperar a nivel de sustrato por transferencia del
grupo fosforilo desde un anhídrido de fosforo o un enolfosfato.c
O ADP ATP O
O
R1 C R1 HCl
Quinasa
O P OH OH
OH
ADP ATP
R2 R2
O
R1 C R1 C
Quinasa
O P OH O
OH

14. Ruptura de un enlace C – C en la
hexosa
Los enlaces C-C se rompen mediante aldolasas, transaldolasas,
transcetolasas, etc. En este caso el enlace que se desea romper
corresponde a un diol, y como no hay transferencia de grupo o
radicales, la enzima que realiza el proceso es una aldolasa.
R1
H C OH
H
R1
HC OH
HC OH Aldolasa
R2
O
C H
R2

15. Segunda fosforilación de la hexosa
La segunda fosforilación se hace en el nuevo alcohol primario de la
cetosa, mediante una fosfo-X-quinasa (X es el nombre de la cetosa).
OH
O P OH
O P OH
O
ADP ATP
CH2
O
CH2 HO O
Quinasa C
HO C O CH
CH CH2
CH HO CH
CH CH2
HO O
CH
OH
OH
HO P O
OH
OH

16. Reacción de activación
La glicólisis se inicia con la activación de la hexosa, en este caso la
glucosa.
Sustrato Enzima Activador Producto activo
Glucosa Hexoquinasa ATP Glucosa-6-fosfato
OH O
HO
H 2C O OH P
ATP ADP O
CH CH
HO
CH CH H2C O OH
HO CH OH CH CH
OH CH CH
HO CH OH
OH

17. Preparación para la segunda fosforilación
Para que pueda ocurrir la segunda fosforilación, es necesario tener un
alcohol primario en el carbono 1, esto se consigue por isomerización de
la glucosa a fructosa
Sustrato Enzima Producto Observaciones
Glucosa-6-P Fosfohexoisomerasa Fructosa-6-P Reacción reversible
O
HO HO
P O
O P
HO HO
H2C O OH O CH2 H2
O
CH CH C
C
HO OH
CH CH
CH CH
HO CH OH
HO OH
OH

18. Segunda fosforilación
La segunda fosforilación ocurre en C1 de la fructosa. Esta catalizada po
la enzima fosfofructoquinasa.
Sustrato Enzima Activador Producto
Fructosa-6-P Fosfofructoquinasa ATP Fructosa-1,6-bisP
HO
O
HO
P O
HO P
O CH2 H2
O HO
C O CH2 H2 O
C O
HO OH ATP ADP C OH
C P
CH CH HO O
CH CH OH
HO OH
HO OH

19. Ruptura del enlace C - C
La ruptura del enlace C – C se produce por un proceso inverso a la
aldolización, catalizado por la enzima aldolasa.
Sustrato Enzima Productos
Fructosa-1,6- Dihidroxiacetona-P + Gliceraldehído-3-P
Aldolasa
bisfosfato
HO O OH
HO O
O P C CH
P HO
HO O CH2 H
O CH2 H2 O
O
C OH
C P
HO O
CH CH OH
OH
O
HO OH O CH O
P C C
HO H2 H
OH

20. Isomerización de las triosas
Con el fin de utilizar las dos triosas una aldosa y una cetosa, producto
de la reacción anterior, por una sola vía, estas se isomerizan.
Sustrato Enzima Producto de la isomerización
Dihidroxiacetona-P Triosa-P Gliceraldehído-3-P
isomerasa
OH
HO O OH
O O
O CH O
P C CH
HO P C C
HO H2 H
O CH2 H
OH

21. Oxidación del glicerasldehído-3-P
El gliceraldehído-3-P se oxida a ácido, en una reacción dependiente del
NAD+ , la energía de la oxidación se utiliza para la formación de un
anhídrido de fosforo en C1.
Sustratos Enzima Productos
Gliceraldehído-3-P 1,3-bis-P glicerato
Gliceraldehído-3-P
NAD+ NADH + H+
deshidrogenasa
NAD+ NADH + H+ O
OH
O HO HO O P OH
O CH O OH
P C C P CH C OH
HO H2 H O
OH Pi O CH2 O

22. Recuperación de ATP 1
El fosforilo de C1 del ácido 1,3-bis-P glicérico es transferido al ADP para
formar ATP
Sustratos Enzima Productos
1,3-bis-P glicerato 3-P- glicerato 3-P- glicerato
ADP quinasa ATP
O ADP ATP
OH
HO HO O P OH O
OH O CH O
P CH C OH P C C
O HO H2
O CH2 O OH OH

23. Recuperación de ATP 2A
Para recuperar la segunda molécula de ATP es necesario que el
fosforilo de C3, adquiera característica de anhídrido, para ello debe
transferirse a C2.
Sustrato Enzima Productos
3-P glicerato 3-P- glicerato 2-P- glicerato
mutasa
OH OH
O
O CH O O P OH
P C C
HO H2
CH O
OH OH
H3 C C
OH

24. Recuperación de ATP 2B
Los anhídridos se caracterizan por dos dobles enlaces resonantes. El
doble enlace se forma por una deshidratacion que involucra los
radicales de C2 y C3.
Sustrato Enzima Productos
2-P glicerato Enolasa 2-P- enol piruvato
OH OH
O P OH O P OH
CH O C O
H2 C C H2 C C
OH OH H2O OH

25. Recuperación de ATP 2C
El fosfato del fosfo enol piruvato pose la energía suficiente para ser
transferido al ADP
Sustratos Enzima Productos
2-P enol piruavato Piruvato
Piruvato quinasa
ADP ATP
OH ADP ATP
O
O P OH
C O
C O CH3 C
H2 C C
OH
OH

26. Destino del piruvato
El piruvato puede ser reducido a lactato para recuperar el NAD+, o
descarboxilado oxidativamente a acetil CoA para vincularse al ciclo de
Krebs
O
NADH + H+
C O
NAD+ CH3 C NAD+ NADH + H+
OH CO2
OH
CH O CH3 O
C
CH3 C
SCoA
OH
Acetil CoA
Lactato

27. Resumen
ATP ADP
Glucosa Glucosa-6-P Fructosa-6-P Fructosa-1,6-bis P
Hexoquinasa Fosfo hexo Fosfo fructo
isomerasa quinasa
NAD+ Aldolasa
NADH + H+
ATP ADP
1,3-bis P- glicerato Glicerladehído-3-P Dihidroxiacetona-P
Gliceraldehido-3-P Triosa-P
deshidrogenasa isomerasa
P-glicerato quinasa
ADP ATP
3-P-glicerato 2-P-glicerato 2-P-enol piruvato Piruvato
P-glicerato Enolasa Piruvato
mutasa quinasa
Piruvato
Lactato deshidrogenasa
deshidrogenasa
NAD+
Lactato NADH + H+
NAD+
NADH
+
Acetil-CoA + H