Glucólisis

Esquema de la glucolisis

La glucolisis o glicolisis es la ruta metabólica en la que la célula degrada moléculas de glucosa para obtener energía. Esta vía que utilizan tanto los organismos aerobios como anaerobios, es la ruta principal de degradación de carbohidratos (azucares). Es una ruta altamente conservada (presenta las mismas enzimas en todos los organismos para realizar la misma función), que tiene lugar en el citoplasma. Su alto rendimiento y su rapidez la han convertido en la ruta casi exclusiva con la que nuestro cerebro obtiene la energía necesaria para su funcionamiento.

El balance energético neto es:

Hexosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi -> 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP

Por cada molécula de hexosa (azúcar con una cadena de seis carbonos, por ejemplo la glucosa) que entra en el ciclo, se usan 2 moléculas de NAD+ (nicotinamida adenina dinucleotido cargada positivamente, es decir, oxidado), dos moléculas de ADP: Adenosin DiFosfato y dos moléculas de fosfato inorgánico (PO-4).

Se obtienen dos moléculas de NADH nicotinamida adenina

dinucleotido al que se ha unido un hidrógeno y por lo tanto ha pasado de estar oxidado a estar reducido. La célula usará ese poder reductor para sintetizar otros compuestos necesarios para sobrevivir. Así mismo, también obtiene dos moléculas de ATP, Adenosin TriFosfato, que la célula usará como poder energético (combustible) para hacer funcionar su maquinaria celular para sobrevivir, desplazarse, etc.

Al final de la ruta la hexosa se ha dividido en dos moléculas de piruvato, un compuesto orgánico indispensable para todos los organismos, puesto que forma la entrada principal al ciclo de Krebs (principal vía de obtención de energía en aerobiosis) y a las vías fermentativas (vía de obtención de energía para los organismos anaerobios).

La glucolisis consta de nueve etapas consecutivas, en las que el producto de una es el sustrato para la reacción siguiente:

1) La enzima Hexoquinasa fosforila la glucosa (Glu) (una de las señales más comunes para activar o desactivar metabólicamente compuestos celulares) a glucosa 6 fosfato (Glu 6-P) cogiendo un grupo fosfato de una molécula de ATP, que se convierte en ADP e incorporando el grupo fosfato al carbono 6 de la glucosa.

2) La Glu 6-P se reordena en fructosa 6 fosfato (Fru 6-P) mediante la enzima fosfoglucosa isomerasa.

3) La Fru6-P adquiere un nuevo fosfato mediante la fosfofructoquinasa, con gasto de otra molécula de ATP, convirtiéndose en frusctosa 1,6-bifosfato (Fru 1,6-biP).

4) En este paso la Fru 1,6-biP es cortada por la enzima fructosa-1,6-bifosfato aldolasa, dando lugar a dos compuestos de tres carbonos: dihidroxiacetona fosfato (D3P) y gliceraldehído-3-fosfato (GA 3-P).

• En un paso intermedio, no esencial, el D3P es transformado en GA3P por la enzima triosafosfato isomerasa. Así a partir de una Glucosa se obtienen dos GA3P de los que se obtendrá energía y poder reductor en la segunda fase de la glicolisis.

5) Cada uno de los GA3P en este paso de la ruta se oxida a 1,3-bisfosfoglicerato (Gli-1,3biP) por la enzima Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa. La enzima quita H+, a GA3P que se incorporan a moléculas de NAD+, que pasan a NADH, obteniendo poder reductor. Además la enzima añade un grupo Pi, que en esta ocasión no viene de ningún ATP.

6) La Fosfoglicerato quinasa transforma Gli1,3-biP en 3-fosfoglicerato (Gli3-P). en este paso se recupera un grupo Pi que pasa a un ADP formando un nuevo ATP.

Los pasos 5 y 6 están acoplados. El paso 5 es energéticamente desfavorable, pero es favorecido por el paso 6 que es my favorable. Como no se utiliza O2 (oxígeno) para obtener energía (ATP) se denomina a este tipo de procesos fosforilación a nivel de sustrato.

7) El Gli3-P mediante la isomeraza fosfoglicerato mutasa se modifica en glicerato 2-fosfato (Gli2-P).

8) La enzima enolasa transforma el Gli2-P en fosfoenolpiruvato (PEP) liberando una molécula de agua.

El PEP es una molécula metabólicamente muy importante puesto que es el punto convergente de rutas tanto catalíticas como anabólicas.

9) Por último la piruvato quinasa convierte el PEP en Piruvato (Pir), la molécula de tres carbonos, que entrará en el ciclo de Krebs en la respiración mitocondrial, indispensable para los organismos aerobios. En este paso se desfosforila PEP y se obtiene una segunda molécula de ATP.

Como los pasos 5 a 9 se realizan dos veces por cada glucosa se obtienen 4 ATP, pero al perder 2 ATP en los primeros pasos se contabiliza un aporte neto de energía de solo 2 ATP.

La glucolisis está muy regulada por sustrato, se activa con altas concentraciones de glucosa y se inactiva con el aumento de concentración de los productos de cada enzima. A nivel hormonal la insulina activada por la glucosa activa también la glicolisis.