Glucólisis: explicación y ejemplos

¿Qué es glucólisis? Esta palabra proviene del griego glycos, lisis y azúcar. La glucólisis es conocida como la ruta metabólica encargada de oxidar la glucosa que tiene como objetivo principal obtener energía para la célula. Cuentan con 10 reacciones enzimáticas consecutivas que transforman la glucosa en dos moléculas de piruvato. Además, es la vía metabólica  fundamental  para obtener energía de los seres vivos utilizando la glucosa.

Origen de la glucólisis

Los primeros estudios acerca de la glucólisis comenzaron en el año 1860. Comenzó cuando Louis Pasteur realizó acerca del descubrimiento de la  fermentación, en los que evidenció que fueron los microorganismos.

Posteriormente, en el año 1987 fue Eduard Buchner quien descubrió algunos extractos que puede causar fermentación.

Después Arthur Harden y William Young en 1905 realizaron la gran distribución y determinaron que para que la fermentación se cumpla es necesario una fracción celular de masa molecular elevada y una fracción citoplasmática y enzimas termosensible de baja masa molecular y termorresistente.

Detalles que se descubrieron en 1940

Estos detalles se determinaron en 1940, ocurrió un gran avance de Otto Meyerhoff, y unos años después por Luis Leloir. Lo más complicado es determinar lo difícil de la vía. Esto incluye organismos filogenéticamente de mucha antigüedad, consideradas las vías metabólicas con mayor tiempo.

Con respecto a las eucariotas y procariotas, la glucolisis sucede en el citosol de la célula. Las reacciones glucolíticas se encuentran en el ciclo de Calvin, éste ocurre dentro de los cloroplastos. Es importante destacar que esta vía incluye organismos filogenéticamente más antiguos, por ello se consideran las vías metabólicas más antiguas.

¿Cómo se lleva a cabo la glucólisis?

Generalmente, la glucólisis específicamente en el citoplasma de la célula, consiste en la oxidación de la glucosa hasta lograr dos moléculas de piruvato. Luego, se utiliza en otras rutas metabólicas como el ciclo de Krebs. Las formas de las glucólisis puede ser anaerobia y aerobia.

Aunque existen otras rutas para elaborar la glucólisis y la que más se utiliza es la vía de Embden- Meyerhof, reciben el nombre de los investigadores que realizaron la descripción inicialmente.

¿Qué se utiliza para obtener la energía en la glucólisis?

Por otra parte, para obtener la energía en la glucólisis se utiliza el ATP y del NADH. En cuanto a la molécula principal que se utiliza es un nucleótido, el conocido ATP (Adenosíntrifosfato) que son participes en la catálisis y en las reacciones enzimáticas.

En cuanto al NADH (Nicotin Adenin Dinucleótido) está relacionado con  la adquisición de energía. También juega un importante papel como coenzima en la disminución y oxidación. Éstas son producidas en las reacciones enzimáticas juntamente con su forma iónica NAD+. Cuando ocurre la glucolisis se logra un rendimiento neto de dos moléculas de NADH y  dos ATP.

Fases de la glucólisis

Una de las vías más estudiadas está divida en dos fases, la primera fase es la del gasto de energía y la segunda fase es la obtención de energía. A continuación, aquí puedes cada una con detalle:

Gasto de energía

El gasto de energía se trata de transformar por cada dos moléculas de gliceraldehído una molécula de glucosa. Esta  molécula de baja energía por medio el uso 2 ATP (Nucleótido fundamental en la obtención de energía). Esto ayuda a que los resultados se dupliquen de la segunda fase de obtención energética.

Esta primera fase tiene algunos pasos a seguir que deberás tener en cuenta:

1. Fosforilación de la glucosa a través de la hexoquinasa

Aquí inicia la fosforilación de la glucosa por medio de la enzima hexoquinasa que traslada un grupo de fosfato de una molécula de ATP a otra molécula de glucosa, que luego se convierte en la molécula glucosa 6-fosfato o G6P.

De esta forma, una molécula más activa interviene en el resto de las acciones, que impide atravesar la membrana celular, y señala que la reacción de la glucólisis ocurre dentro de la célula.

2. Isomerización de la glucosa 6-fosfato a a través de la glucosa 6-fosfato isomerasa

Esta es la etapa en el que la molécula de G6P se isomeriza en la molécula de fructosa-6-fosfato por medio de la enzima glucosa-6- fosfato isomeraza (G6P isomeraza). En esta fase no se genera consumo ni generación de NADH o ATP

Glucosa -6-fosfato =Fructosa-6- fosfato.

3. Fosforilación de fructosa-6-fosfato a través de fosfofructoquinasa-1

En la fosforilación consume nuevamente una molécula de ATP, debido a que la fructosa-6- fosfato logra un fosfato en su carbono 1 por medio de la enzima fosfofructoquinasa-1(PFK1) transformándolo en la fructosa 1,6-bifosfato.

Este paso es muy importante e irreversible y se caracteriza como el punto de control de la glucólisis. En esta fase se produce el control, esto sucede porque la glucolisis se produce a partir de la glucosa, sin embargo, la fructosa 1-6 difosfato el cual es un mediador que se logra con esta vía.

La fosfofructoquinasa contiene centros de modos de regulación los cuales son sensitivos a la concentración de ácidos grasos y citrato que intervienen entre otras reacciones que regulan la producción por medio de la glucolisis.

4. Producción de dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehido-3-fosfato  por medio de la aldolasa

La molécula de fructosa 1,6-bifosfato se divide en dos moléculas cada una de tres carbonos, los cuales son: dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehido-3-fosfato (G3P) a través de la enzima aldolasa. Cabe destacar que esta reacción es reversible depende de la concentración de sustratos en el interior de la célula.

Fructosa -1.6-bifosfato= dihidroxiacetona-fosfato+gliceraldehído -3-fosfato.

5. Isomerización de la dihidroxiacetona-fosfato en G3Ppor medio de la triosa fosfato isomerasa

En esta fase no se puede seguir la ruta de la glucolisis, esto significa que es necesario que se isomerice a otra molécula de gliceraldehído-3-fosfato por medio de la triosa fosfato isomerasa.

De tal forma, que el rendimiento de esta primera fase de gasto energético otorga dos moléculas de G3P serán las que hacen posible la generación de 4 moléculas de ATP y dos de piruvato por ser doble de las reacciones posteriores.

Obtención de energía

Esta segunda fase tiene algunos pasos a seguir que deberás tener en cuenta:

6. Oxidación del G3P a través del Gliceraldehído -3- fosfato deshidrogenasa

Se convierte el gliceraldehído en un compuesto de gran energía, en el que la hidrólisis produce una molécula ATP, en el que se activan dos moléculas de ATP. La obtención de energía se alcanza mediante la unión de una reacción  muy fuerte exergónica después de una más liviana endergónica.

Hay que resaltar que el acoplamiento nuevamente en esta fase, que trae como consecuencia dos moléculas de piruvato, de esta manera se obtienen 4 moléculas de ATP.

7.  Obtención de-3-fosfoglicerato y ATP por medio de fosfoglicerato quinasa

Se genera la primera molécula de ATP, esto ocurre porque son dos en el balance total de la glucólisis debido a que estas reacciones se producen la isomerización en el fosfato del carbono 2 pasa al carbono 2 lo que sa lugar a 2-fosfoglicerato por medio de la enzima fosfoglicerato  mutasa.

8. Obtención de fosfoenolpiruvato a través de la enolasa

Ya estamos cerca de la glucólisis, esto indica que se forma un enlace doble de carbono en el que se encontraba el grupo fosfato. Es decir, elimina la molécula de agua por el hidrógeno del carbono 2, luego pasar a 2-fosfoglicerato mutasa.

9. Se obtiene fosfoenolpiruvato a través de la enolasa

Este es casi al final de la glucólisis. En este paso se dobla el enlace del carbono en el que se encontraba el grupo del fosfato, posteriormente se elimina una molécula de agua por el hidrógeno del carbono 2, después al grupo OH- en la que está en el carbono 3 del 2 fosfoglicerato.

10. Desfosforilación de piruvato y ATP a través de piruvato quinasa

Corresponde al último paso de la glucólisis, consiste en desfosforilación de fosfoenolpiruvato en piruvato, para ello se utiliza una molécula de ADP que genera otra de ATP por medio de la enzima piruvato quinasa.

11. Reducción del piruvato a lactato

En la reducción del piruvato a lactato sólo se realiza en la glucólisis anaerobia. Es decir, consiste en la reducción del piruvato a través del lactato deshidrogenasa. Lo que ocurre en este paso es que se reduce el piruvato a lactato que oxida el NADH producido en el paso 6 de oxidación del gliceraldehído -3-fosfato por medio de lactato deshidrogenasa (LDH).

De esta forma, se obtiene NAD+ es necesario en las primeras fases de la glucólisis. Posteriormente, el lactato se retira de la célula, esto no sucede en ninguna ruta metabólica después de obtener la energía.

Glucólisis aeróbica y anaeróbica

Cuando hay oxígeno presente, el resultado es la glucólisis, es decir, dos moléculas de piruvato se metabolizan en el ciclo de Krebs y luego ocurre la fosforilación oxidativa, la cual es la etapa final de la respiración celular.

Por el contrario, cuando la condición es la necesidad de obtener aire de inmediato o  la falta de oxígeno, se produce glucólisis anaeróbica. Tomando en cuenta  que las dos moléculas de piruvato que se generan se reducen continuamente hasta producir dos moléculas de lactato.

Después obtienen ATP de manera rápida que por medio de la respiración celular o fosforilación oxidativa.

Importancia de la glucólisis

¿Sabías que la glucólisis es un proceso importantísimo en la bioquímica? Además de ser muy importante para la bioquímica. Es conocida como la reacción base para la vida y un soporte para la vida celular.

También hay que destacar que muchos estudios revelan acerca de los detalles de las rutas metabólicas que existen y otros aspectos de la vida de las células.

La respiración celular y la glucólisis

La forma rápida de obtener energía en forma ATP es mediante la glucólisis, aunque necesita un producto limitante que el NAD+ partiendo del NADH el cual se genera en la glucólisis. Ten en cuenta que los organismo aerobios utilizan respiración celular para lograr NAD+ y ATP partiendo del piruvato muchas moléculas como las proteínas y ácidos grasos.

Glucólisis y gluconeogénesis

La glucólisis es conocida como la ruta metabólica que va hacia el camino contrario, esto significa que la construcción de una molécula se hace a partir la construcción de una molécula de glucosa comenzando con los precursores no glúcidos., es decir, no hay comunicación con los azúcares.

El proceso de la glucólisis es relevante un 10% en los riñones, además es importante su función en los organismo superiores ya que obtiene glucosa en el ayuno que es un estado metabólico.

Enzimas que intervienen en la glucólisis

Algunas enzimas que intervienen en la glucólisis por vía glucolítica también los hacen en la glucogénesis. Estas rutas se comportan de forma diferente por tres reacciones irreversible que poseen enzimas específicas del proceso y dos roeos que son metabólicos en esta vía. A continuación, aquí tienes las reacciones:

• De glucosa -6-fosfato a glucosa
• De fructosa -1, 6 bifosfato a fructosa 6-fosfato
• De piruvato a fosfoenolpiruvato

¿Qué permite la glucólisis en nuestro cuerpo ?

La glucólisis es el proceso químico que permite el metabolismo y la respiración, esto ocurre por medio de la descomposición de la glucosa. Por ejemplo, esto produce un alto rendimiento de las moléculas que intervienen en la respiración celular y metabolismo esto ocurre en la anaeróbica y aeróbica.

Como lo has visto anteriormente, la aeróbica es un tipo de metabolismo que hace parte del proceso para extraer energía de las moléculas orgánicas. Este proceso ocurre a través del oxígeno por medio de la oxidación de carbono. Mientras que en la anaeróbica, no se utiliza el oxígeno para lograr la oxidación, sino el nitrato.

¿Cómo está compuesta la glucosa?

Por otro lado, hay que destacar que la glucosa es la molécula compuesta por una membrana de 6 anillos, que están en la sangre y resulta de convertir los carbohidratos en azúcares.

El proceso para que las células ingresen, es a través de la glucosa que va viajando por las proteínas que tienen como principal función, llevarlas desde el exterior hasta el citosol, fluido intracelular. Es decir, este es el líquido que está ubicado en el centro de las células.

A través de la glucólisis, la glucosa se convierte en un ácido de nombre pirúvico o piruvato el cual juega un papel importante en la bioquímica. Cabe destacar, que este proceso sucede por medio del citoplasma en el que la parte de la célula se encuentra en el citoplasma, ésta es la parte de la célula que se encuentra entre la membrana y el núcleo.