2. La glucólisis o glicolisis es la vía metabólica encargada
de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para
la célula. Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas que
convierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual es
capaz de seguir otras vías metabólicas y así continuar entregando
energía al organismo.
3. HISTORIA
1860 Louis Pasteur descubrió que los microorganismos son los
responsables de la fermentación.
1897 Eduard Buchner encontró que cierto extracto celular puede
causar fermentación.
1905 Arthur Harden y William Young determino que para que la
fermentación tenga lugar son necesarias una fracción celular de
masa molecular elevada y termosensible (enzimas) y una fracción
citoplasmática de baja masa molecular y termorresistente (ATP, ADP,
NAD+ y otras coenzimas).
1940 se determinaron los detalles de la via por Otto Meyerhoff y
algunos años después por Luis Leloi.
4. VISIÓN GENERAL
Durante la glucólisis se obtiene un rendimiento neto de dos
moléculas de ATP y dos moléculas de NADH; el ATP puede ser
usado como fuente de energía para realizar trabajo metabólico,
mientras que el NADH puede tener diferentes destinos.
La glucólisis es la forma más rápida de conseguir energía para una
célula y, en el metabolismo de carbohidratos, generalmente es la
primera vía a la cual se recurre.
5. La glucólisis es una de las vías más estudiadas, y generalmente se
encuentra dividida en dos fases: la primera, de gasto de energía y la
segunda fase, de obtención de energía.
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.
6. Funciones
Las funciones de la glucólisis son:
La generación de moléculas de alta energía (ATP y NADH) como
fuente de energía celular en procesos de respiración
aeróbica (presencia de oxígeno) y fermentación (ausencia de
oxígeno).
La generación de piruvato que pasará al ciclo de Krebs, como parte
de la respiración aeróbica.
La producción de intermediarios de 6 y 3 carbonos que pueden ser
utilizados en otros procesos celulares.
7. Etapas de la glucólisis
Fase de gasto de energía
(ATP)
8. 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.
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.
9. 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.
Es una reacción reversible de isomerización de aldosa a cetosa
catalizada por la fosfoglucoisomerasa.
10. 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.
11. Reacción 4. Fragmentación de la Fructosa-1,6-Bifosfato que dará 2
triosas fosfato: La enzima aldolasa (fructosa-1,6-bifosfato aldolasa),
mediante una condensación aldólica reversible, rompe la fructosa-
1,6-bifosfato en dos moléculas de tres carbonos
(triosas): dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído-3-fosfato. Existen
dos tipos de aldolasa, que difieren tanto en el tipo de organismos
donde se expresan, como en los intermediarios de reacción.
12. Reacción 5. Isomerización de la dihidroxiacetona-fosfato (DHAP)
que se transforma en otra molécula de gliceraldehido-3-P en una
reacción reversible. Puesto que sólo el gliceraldehído-3-fosfato
puede seguir los pasos restantes de la glucólisis, la otra molécula
generada por la reacción anterior (dihidroxiacetona-fosfato) es
isomerizada (convertida) en gliceraldehído-3-fosfato.
Reacción catalizada por la triosa-fosfato isomerasa.
14. 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.
15. 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
16. Reacción 8. Isomerización del 3-fosfoglicerato para dar 2-
fosfoglicerato. Se isomeriza el 3-fosfoglicerato procedente de la
reacción anterior dando 2-fosfoglicerato, la enzima que cataliza esta
reacción es la fosfoglicerato mutasa. Lo único que ocurre aquí es el
cambio de posición del fosfato del C3 al C2.
17. Reacción 9. Deshidratación del 2-Fosfoglicerato . La
enzima enolasa propicia la formación de un doble enlace en el 2-
fosfoglicerato, eliminando una molécula de agua formada por el
hidrógeno del C2 y el OH del C3. El resultado es
el fosfoenolpiruvato.
18. Reacción 10. Desfosforilación del fosfoenolpiruvato,
obteniéndose piruvato y ATP. Reacción irreversible mediada por
la piruvato quinasa.
