La glucólisis se produce en el citoplasma (un líquido espeso que baña los orgánulos) de la célula. Durante la glucólisis, la glucosa se divide en dos moléculas de 3 carbonos que luego se transforman en piruvato mediante una serie de reacciones.
Fig. 1 - Diagrama paso a paso de la glucólisis
¿Cuál es la ecuación de la glucólisis?
La ecuación general de la glucólisis es:
A veces se hace referencia al piruvato como ácido pirúvico, ¡así que no te confundas si haces alguna lectura adicional! Utilizamos los dos nombres indistintamente.
¿Cuáles son las diferentes etapas de la glucólisis?
La glucólisis se produce en el citoplasma y consiste en dividir una única molécula de glucosa de 6 carbonos en dos moléculas de piruvato de 3 carbonos. Durante la glucólisis se producen múltiples reacciones más pequeñas, controladas por enzimas. Éstas se producen en diez etapas. El proceso general de la glucólisis sigue estas diferentes fases:
- Se añaden dos moléculas de fosfato a la glucosa a partir de dos moléculas de ATP. Este proceso se denomina fosforilación.
- La glucosa se divide endos moléculasde triosa fosfato, una molécula de 3 carbonos.
- Se elimina una molécula de hidrógeno de cada molécula de triosa fosfato. Estos grupos de hidrógeno se transfieren a una molécula transportadora de hidrógeno, el NAD. Se forma así el NAD/NADH reducido.
- Las dos moléculas de triosa fosfato, ahora oxidadas, se convierten en otra molécula de 3 carbonos llamada piruvato. Este proceso también regenera dos moléculas de ATP por cada molécula de piruvato, con lo que se producen cuatro moléculas de ATP por cada dos moléculas de ATP consumidas durante la glucólisis.
Fig. 2 - Diagrama paso a paso de la glucólisis
A continuación veremos este proceso con más detalle y explicaremos las distintas enzimas que intervienen en cada fase del proceso.
La fase de inversión
Esta fase se refiere a la primera mitad de la glucólisis, en la que invertimos dos moléculas de ATP para dividir la glucosa en dos moléculas de 3 carbonos.
1. La glucosa es catalizada por la hexoquinasa en glucosa-6-fosfato. Para ello se utiliza una molécula de ATP, que dona un grupo fosfato. El ATP se convierte en ADP. La función de la fosforilación es hacer que la molécula de glucosa sea lo suficientemente reactiva como para proceder a las reacciones enzimáticas posteriores.
2. la enzima fosfoglucosa isomerasa cataliza la glucosa-6-fosfato. Esto isomeriza (misma fórmula molecular pero diferente fórmula estructural de una sustancia) la glucosa-6-fosfato, lo que significa que cambia la estructura de la molécula en otro azúcar fosforilado de 6 carbonos. Así se crea la fructosa-6-fosfato.
3. La fructosa-6-fosfato es catalizada por la enzima fosfofructoquinasa-1 (PFK-1), que añade un fosfato del ATP a la fructosa-6-fosfato. El ATP se convierte en ADP y se formafructosa-1,6-bisfosfato. De nuevo, esta fosforilación aumenta la reactividad del azúcar para permitir que la molécula siga avanzando en el proceso de glucólisis.
4. La enzima aldolasa divide la molécula de 6 carbonos en dos moléculas de 3 carbonos. Éstas son el gliceraldehído-3-fosfato (G3P) yel dihidroxiacetona fosfato (DHAP.)
5. Entre el G3P y el DHAP, sólo el G3P se utiliza en el siguiente paso de la glucólisis. Por lo tanto, necesitamos convertir el DHAP en G3P, y lo hacemos utilizando una enzima llamada triosa fosfato isomerasa. Esta isomerasa convierte la DHAP en G3P. Por lo tanto, ahora tenemos dos moléculas de G3P que se utilizarán en la siguiente fase.
La fase de compensación
Esta segunda fase se refiere a la mitad final de la glucólisis, que genera dos moléculas de piruvato y cuatro moléculas de ATP.
A partir del paso 5 de la glucólisis, todo ocurre dos veces, ya que tenemos dos moléculas de 3 carbonos de G3P.
6. El G3P se combina con la enzima Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH), NAD+ y fosfato inorgánico. Esto produce 1,3-bifosfoglicerato (1,3-BPh). Comosubproducto se produce NADH.
7. Un grupo fosfato del 1,3-bifosfoglicerato (1,3-BPh) se combina con el ADP para producir ATP. Esto produce 3-fosfoglicerato. La enzima fosfoglicerato cinasa cataliza la reacción.
8. La enzima fosfoglicerato mutasa convierte el 3-fosfoglicerato en 2-fosfoglicerato.
9.Una enzima llamada enolasa convierte el 2-fosfoglicerato en fosfoenolpiruvato. Esto produce agua como subproducto.
10. Mediante la enzima piruvato quinasa, el fosfoenolpiruvato pierde un grupo fosfato, gana un átomo de hidrógeno y se convierte en piruvato. El ADP retoma el grupo fosfato perdido y se convierte en ATP.
En total, la glucólisis produce 2 moléculas de piruvato, 2 moléculas de ATP y 2 moléculas de NADH (que van a la cadena de transporte de electrones) .
No es necesario que conozcas las estructuras químicas de las moléculas que intervienen en la glucólisis. Los tribunales de examen sólo esperan que conozcas los nombres de las moléculas y enzimas implicadas, cuántas moléculas de ATP se ganan o pierden y cuándo se forma NAD/NADH durante el proceso.
La glucólisis y los rendimientos energéticos
El rendimiento global de una sola molécula de glucosa tras la glucólisis es:
- Dos moléculas de ATP: aunque el proceso produce cuatro moléculas de ATP, dos se agotan para fosforilar la glucosa.
- Dos moléculas deNADH tienen el potencial de proporcionar energía y producir más ATP durante la fosforilación oxidativa.
- Dos moléculasde piruvato son esenciales para la reacción de enlace durante la respiración aeróbica y la fase de fermentación de la respiración anaeróbica.
La glucólisis se ha utilizado como prueba indirecta de la evolución. Las enzimas implicadas en la glucólisis se encuentran en el citoplasma de las células, por lo que la glucólisis no requiere un orgánulo o una membrana para producirse. Tampoco requiere oxígeno para producirse, ya que la respiración anaeróbica tiene lugar en ausencia de oxígeno, mediante la conversión del piruvato en lactato o etanol. Este paso es necesario para reoxidar el NAD. En otras palabras, eliminar el H+ del NADH, para que pueda seguir produciéndose la glucólisis.
En los primeros tiempos de la Tierra no había tanto oxígeno en la atmósfera como ahora, por lo que algunos de los primeros organismos (o quizá todos) utilizaban reacciones parecidas a la glucólisis para obtener energía.
Glucólisis - Puntos clave
- La glucólisis consiste en dividir la glucosa, una molécula de 6 carbonos, en dos moléculas de piruvato de 3 carbonos.
- La glucólisis se produce en el citoplasma de la célula.
- La ecuación general de la glucólisis es:
- La glucólisis implica una serie de reacciones controladas por enzimas. Éstas incluyen la fosforilación de la glucosa, el desdoblamiento de la glucosa fosforilada, la oxidación de la triosa fosfato y la producción de ATP.
- En total, la glucólisis produce dos moléculas de ATP, dos moléculas de NADH y dos iones H+.
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