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Ciclo de Krebs

Glucólisis: qué es, qué produce, dónde se realiza, pasos y más

Glucolisis

La glucólisis es el primer paso en la descomposición de la glucosa para extraer energía para el metabolismo celular. Casi todos los organismos vivos realizan la glucólisis como parte de su metabolismo.

El proceso no usa oxígeno y, por lo tanto, es anaeróbico (los procesos que usan oxígeno se llaman aeróbicos). En este artículo te mostramos todo sobre la glucólisis, dónde se produce, para qué sirve y qué efectos tiene en nosotros.

¿Qué es la glucólisis?

La glucólisis consiste en diez pasos divididos en dos mitades distintas. La primera mitad de la glucólisis también se conoce como los pasos que requieren energía.

Esta vía atrapa la molécula de glucosa en la célula y utiliza la energía para modificarla de modo que la molécula de azúcar de seis carbonos se pueda dividir de manera uniforme en las dos moléculas de tres carbonos.

La segunda mitad de la glucólisis (también conocida como los pasos de liberación de energía ) extrae la energía de las moléculas y la almacena en forma de ATP y NADH, la forma reducida de NAD.

Glucolisis
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¿Dónde se realiza la glucólisis?

La glucólisis tiene lugar en el citoplasma de células procariotas y eucariotas.

La glucosa entra en las células heterotróficas de dos maneras:

  • A través del transporte activo secundario en el que se realiza el transporte contra el gradiente de concentración de glucosa.
  • A través de un grupo de proteínas integrales llamadas proteínas GLUT, también conocidas como proteínas transportadoras de glucosa. Estos transportadores ayudan en la difusión facilitada de la glucosa.

La glucólisis comienza con la estructura en forma de anillo de seis carbonos de una única molécula de glucosa y termina con dos moléculas de un azúcar de tres carbonos llamado piruvato.

¿Para qué sirve?

La glucólisis es el proceso metabólico que sirve de base para la respiración celular tanto aeróbica como anaeróbica. Es donde la glucosa se transforma en piruvato.

Glucolisis
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. La glucosa es una molécula de anillo de seis miembros que se encuentra en la sangre y generalmente es el resultado de la descomposición de los carbohidratos en azúcares.

Entra en las células a través de proteínas transportadoras específicas que lo mueven desde fuera de la célula al citosol de la célula. Todas las enzimas glucolíticas se encuentran en el citosol.

Pasos de la glucólisis

La glucólisis consta de 10 pasos que se detallan a continuación.

Paso 1

El primer paso en la glucólisis es la conversión de D-glucosa en glucosa-6-fosfato. La hexocinasa es la enzima que catalizadora.

Aquí, el anillo de glucosa está fosforilado. La fosforilación es el proceso de agregar un grupo fosfato a una molécula derivada de ATP. Como resultado, se ha consumido 1 molécula de ATP.

La reacción ocurre con la ayuda de la enzima hexocinasa, una enzima que cataliza la fosforilación de muchas estructuras de anillo tipo glucosa de seis miembros.

El magnesio atómico (Mg) también está involucrado para ayudar a proteger las cargas negativas de los grupos fosfato en la molécula de ATP. El resultado de esta fosforilación es una molécula llamada glucosa-6-fosfato (G6P), llamada así porque el carbono 6 ‘de la glucosa adquiere el grupo fosfato.

Glucólisis
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Paso 2

La segunda reacción de la glucólisis es el reordenamiento de la glucosa 6-fosfato (G6P) en fructosa 6-fosfato (F6P) por la glucosa fosfato isomerasa (fosfoglucosa isomerasa).

El segundo paso de la glucólisis implica la conversión de glucosa-6-fosfato en fructosa-6-fosfato (F6P). Esta reacción se produce con la ayuda de la enzima fosfoglucosa isomerasa (PI). Como sugiere el nombre de la enzima, esta reacción implica una reacción de isomerización.

La reacción implica el reordenamiento del enlace carbono-oxígeno para transformar el anillo de seis miembros en un anillo de cinco miembros. La reorganización tiene lugar cuando el anillo de seis miembros se abre y luego se cierra de tal manera que el primer carbono se vuelve ahora externo al anillo.

Paso 3

La fosfofructoquinasa, con el magnesio como cofactor, cambia la fructosa 6-fosfato en fructosa 1,6-bifosfato.

En el tercer paso de la glucólisis, la fructosa-6-fosfato se convierte en fructosa- 1,6- bi- fosfato (FBP). Similar a la reacción que ocurre en el paso 1 de la glucólisis, una segunda molécula de ATP proporciona el grupo fosfato que se agrega a la molécula F6P.

La enzima que cataliza esta reacción es la fosfofructoquinasa (PFK). Como en el paso 1, un átomo de magnesio está involucrado para ayudar a proteger las cargas negativas.

Glucólisis
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Paso 4

a enzima Aldolase divide la fructosa 1, 6-bifosfato en dos azúcares que son isómeros entre sí. Estos dos azúcares son dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y gliceraldehído 3-fosfato (GAP).

Este paso utiliza la enzima aldolasa, que cataliza la escisión de FBP para producir dos moléculas de 3 carbonos. Una de estas moléculas se llama gliceraldehído-3-fosfato (GAP) y la otra se llama dihidroxiacetona fosfato (DHAP).

Paso 5

La enzima triofosfato isomerasa convierte rápidamente las moléculas dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y gliceraldehído 3-fosfato (GAP). El fosfato de gliceraldehído se elimina / utiliza en el siguiente paso de la glucólisis.

GAP es la única molécula que continúa en la vía glucolítica. Como resultado, todas las moléculas de DHAP producidas son activadas por la enzima triphoshpate isomerase (TIM), que reorganiza el DHAP en GAP para que pueda continuar en la glucólisis.

En este punto de la ruta glucolítica, tenemos dos moléculas de 3 carbonos, pero aún no hemos convertido completamente la glucosa en piruvato.

Paso 6

La gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH) deshidrogenados y agrega un fosfato inorgánico al gliceraldehído 3-fosfato, produciendo 1,3-bisfosfoglicerato.

Glucólisis
Glucólisis

En este paso, se producen dos eventos principales: 1) el gliceraldehído-3-fosfato es oxidado por la coenzima nicotinamida adenina dinucleótido (NAD); 2) la molécula se fosforila mediante la adición de un grupo fosfato libre.

La enzima que cataliza esta reacción es la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH).

La enzima GAPDH contiene estructuras apropiadas y mantiene la molécula en una conformación tal que permite a la molécula NAD extraer un hidrógeno de la GAP, convirtiendo el NAD en NADH. Luego, el grupo fosfato ataca la molécula de GAP y la libera de la enzima para producir 1,3 bisfoglicerato, NADH y un átomo de hidrógeno.

Paso 7

La fosfoglicerato quinasa transfiere un grupo fosfato de 1,3-bisfosfoglicerato a ADP para formar ATP y 3-fosfoglicerato.

En esta etapa, el 1,3-bisfoglicerato se convierte en 3-fosfoglicerato por la enzima fosfoglicerato quinasa (PGK). Esta reacción implica la pérdida de un grupo fosfato del material de partida.

El fosfato se transfiere a una molécula de ADP que produce nuestra primera molécula de ATP. Como en realidad tenemos dos moléculas de 1,3 bisfoglicerato (debido a que había dos productos de 3 carbonos en la etapa 1 de la glucólisis), en este paso sintetizamos dos moléculas de ATP.

Con esta síntesis de ATP, hemos cancelado las dos primeras moléculas de ATP que utilizamos, dejándonos con una red de 0 moléculas de ATP hasta esta etapa de la glucólisis.

Nuevamente, vemos que un átomo de magnesio está involucrado para proteger las cargas negativas en los grupos fosfato de la molécula de ATP.

Paso 8

La enzima fosfoglicero mutasa reubica el P de 3 fosfoglicerato del 3er carbono al 2º carbono para formar 2-fosfoglicerato.

Este paso implica un reordenamiento simple de la posición del grupo fosfato en la molécula de 3 fosfoglicerato, lo que lo convierte en 2 fosfoglicerato. La molécula responsable de catalizar esta reacción se llama fosfoglicerato mutasa (PGM). Una mutasa es una enzima que cataliza la transferencia de un grupo funcional de una posición de una molécula a otra.

Glucólisis
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El mecanismo de reacción procede al agregar primero un grupo fosfato adicional a la posición 2 ‘del fosfoglicerato 3. Luego, la enzima elimina el fosfato de la posición 3 ‘, dejando solo el fosfato 2’ y, por lo tanto, produce 2 phsophoglycerate. De esta manera, la enzima también se restaura a su estado original, fosforilado.

Paso 9

La enzima enolasa elimina una molécula de agua del 2-fosfoglicerato para formar ácido fosfoenolpirúvico (PEP).

Este paso implica la conversión de 2 fosfoglicerato en fosfoenolpiruvato (PEP). La reacción es catalizada por la enzima enolasa. Enolase actúa eliminando un grupo de agua o deshidratando los 2 fosfogliceratos.

La especificidad de la bolsa de enzimas permite que la reacción ocurra a través de una serie de pasos demasiado complicados para explicar aquí.

Paso 10

La enzima piruvato quinasa transfiere un P de fosfoenolpiruvato (PEP) a ADP para formar ácido pirúvico y resultado de ATP en el paso 10.

El paso final de la glucólisis convierte el fosfoenolpiruvato en piruvato con la ayuda de la enzima piruvato quinasa. Como lo sugiere el nombre de la enzima, esta reacción implica la transferencia de un grupo fosfato.

El grupo fosfato unido al carbono 2 ‘de la PEP se transfiere a una molécula de ADP, produciendo ATP. Nuevamente, como hay dos moléculas de PEP, aquí generamos 2 moléculas de ATP.

Conclusión:

  • Pasos 1 y 3 = – 2ATP
  • Pasos 7 y 10 = + 4 ATP
  • ATP producido = 2.

Inmediatamente después de terminar la glucólisis, la célula debe continuar la respiración en dirección aeróbica o anaeróbica; esta elección se realiza en función de las circunstancias de la célula en particular.

Una célula que puede realizar la respiración aeróbica y que se encuentra en presencia de oxígeno continuará en el ciclo de Krebs en las mitocondrias.

Si una célula capaz de realizar la respiración aeróbica se encuentra en una situación en la que no hay oxígeno (como los músculos que se encuentran bajo un esfuerzo extremo), pasará a un tipo de respiración anaeróbica llamada fermentación homoláctica.

Algunas células como la levadura no pueden llevar a cabo la respiración aeróbica y se moverán automáticamente a un tipo de respiración anaeróbica llamada fermentación alcohólica.

Glucólisis
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Resultados de la glucólisis

La glucólisis comienza con la glucosa y termina con dos moléculas de piruvato, un total de cuatro moléculas de ATP y dos moléculas de NADH.

Se utilizaron dos moléculas de ATP en la primera mitad de la ruta para preparar el anillo de seis carbonos para la escisión, por lo que la célula tiene una ganancia neta de dos moléculas de ATP y dos moléculas de NADH para su uso.

Si la célula no puede catabolizar más las moléculas de piruvato, solo recogerá dos moléculas de ATP de una molécula de glucosa.

Los glóbulos rojos de los mamíferos maduros no son capaces de respirar aeróbicamente , el proceso por el cual los organismos convierten la energía en presencia de oxígeno, y la glucólisis es su única fuente de ATP. Si se interrumpe la glucólisis, estas células pierden su capacidad para mantener sus bombas de sodio-potasio y, eventualmente, mueren.

El último paso en la glucólisis no se producirá si la piruvato quinasa, la enzima que cataliza la formación de piruvato, no está disponible en cantidades suficientes. En esta situación, toda la vía de la glucólisis continuará, pero solo se formarán dos moléculas de ATP en la segunda mitad.

Por lo tanto, la piruvato quinasa es una enzima limitante de la velocidad para la glucólisis.

Conclusión

La glucólisis es la primera vía utilizada en la descomposición de la glucosa para extraer energía. Es probable que fue una de las vías metabólicas más tempranas en evolucionar y es utilizada por casi todos los organismos en la tierra.

Glucólisis
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La glucólisis consta de dos partes: la primera parte prepara el anillo de glucosa de seis carbonos para la división en dos azúcares de tres carbonos. ATP se invierte en el proceso durante este semestre para energizar la separación.

La segunda mitad de la glucólisis extrae ATP y electrones de alta energía de átomos de hidrógeno y los une a NAD + .

Dos moléculas de ATP se invierten en la primera mitad y cuatro moléculas de ATP se forman por fosforilación del sustrato durante la segunda mitad. Esto produce una ganancia neta de dos ATP y dos moléculas NADH para la célula.

Oxidación De Piruvato

Si hay oxígeno disponible, la respiración aeróbica avanzará. En las células eucariotas, las moléculas de piruvato producidas al final de la glucólisis se transportan a las mitocondrias, que son los sitios de la respiración celular.

Allí, el piruvato se transformará en un grupo acetilo que será recogido y activado por un compuesto portador llamado coenzima A (CoA). El compuesto resultante se llama acetil CoA . CoA está hecho de vitamina B5, ácido pantoténico.

El acetil CoA se puede usar de varias formas por la célula, pero su función principal es administrar el grupo acetilo derivado del piruvato a la siguiente etapa de la vía en el catabolismo de la glucosa.