Glucólisis anaeróbica
La glucólisis, que se traduce como «división de azúcares», es el proceso de liberación de energía en los azúcares. En la glucólisis, un azúcar de seis carbonos conocido como glucosa se divide en dos moléculas de un azúcar de tres carbonos llamado piruvato. Este proceso de varios pasos produce dos moléculas de ATP que contienen energía libre, dos moléculas de piruvato, dos moléculas de NADH de alta energía que transportan electrones y dos moléculas de agua.
La glucólisis puede producirse con o sin oxígeno. En presencia de oxígeno, la glucólisis es la primera etapa de la respiración celular. En ausencia de oxígeno, la glucólisis permite a las células fabricar pequeñas cantidades de ATP mediante un proceso de fermentación.
La glucólisis tiene lugar en el citosol del citoplasma de la célula. A través de la glucólisis se produce una red de dos moléculas de ATP (se utilizan dos durante el proceso y se producen cuatro). A continuación, conozca los 10 pasos de la glucólisis.
La enzima hexocinasa fosforila o añade un grupo fosfato a la glucosa en el citoplasma de la célula. En el proceso, un grupo fosfato del ATP se transfiere a la glucosa produciendo glucosa 6-fosfato o G6P. Durante esta fase se consume una molécula de ATP.
Gluconeogénesis
Se produce en todos los microorganismos, hongos, plantas y animales, y las reacciones son esencialmente las mismas, conduciendo a la síntesis de una molécula de glucosa a partir de dos moléculas de piruvato. Por lo tanto, es en esencia la glucólisis a la inversa, que en cambio pasa de glucosa a piruvato, y comparte con ella siete enzimas.
Durante el ayuno, como entre las comidas o durante la noche, los niveles de glucosa en sangre se mantienen dentro del rango normal debido a la glucogenólisis hepática, y a la liberación de ácidos grasos del tejido adiposo y de cuerpos cetónicos por parte del hígado. Los ácidos grasos y los cuerpos cetónicos son utilizados preferentemente por el músculo esquelético, con lo que se ahorra glucosa a las células y tejidos que dependen de ella, principalmente los glóbulos rojos y las neuronas. Sin embargo, tras unas 18 horas de ayuno o durante un ejercicio intenso y prolongado, las reservas de glucógeno se agotan y pueden resultar insuficientes. En ese momento, si no se ingieren hidratos de carbono, la gluconeogénesis cobra importancia.
Cuantitativamente, el hígado es el principal lugar de la gluconeogénesis, con cerca del 90% de la glucosa sintetizada, seguido de la corteza renal, con cerca del 10%. El papel clave del hígado se debe a su tamaño; de hecho, en base al peso húmedo, la corteza renal produce más glucosa que el hígado.
Productos de la glucólisis
El ácido pirúvico (CH3COCOOH) es el más simple de los alfa-cetoácidos, con un ácido carboxílico y un grupo funcional cetónico. El piruvato, la base conjugada, CH3COCOO-, es un intermediario en varias vías metabólicas de la célula.
El ácido pirúvico puede obtenerse a partir de la glucosa a través de la glucólisis, convertirse de nuevo en hidratos de carbono (como la glucosa) a través de la gluconeogénesis, o en ácidos grasos a través de una reacción con el acetil-CoA[3] También puede utilizarse para construir el aminoácido alanina y puede convertirse en etanol o ácido láctico a través de la fermentación.
El ácido pirúvico suministra energía a las células a través del ciclo del ácido cítrico (también conocido como ciclo de Krebs) cuando hay oxígeno (respiración aeróbica), y alternativamente fermenta para producir lactato cuando falta el oxígeno[4].
El piruvato es un compuesto químico importante en la bioquímica. Una molécula de glucosa se descompone en dos moléculas de piruvato,[10] que se utilizan para proporcionar más energía de dos maneras. El piruvato se convierte en acetil-coenzima A, que es el principal insumo para una serie de reacciones conocidas como ciclo de Krebs (también conocido como ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico). El piruvato también se convierte en oxaloacetato mediante una reacción anaplerótica, que repone los intermediarios del ciclo de Krebs; además, el oxaloacetato se utiliza para la gluconeogénesis. Estas reacciones llevan el nombre de Hans Adolf Krebs, el bioquímico galardonado con el Premio Nobel de Fisiología en 1953, junto con Fritz Lipmann, por sus investigaciones sobre los procesos metabólicos. El ciclo también se conoce como ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico, porque el ácido cítrico es uno de los compuestos intermedios que se forman durante las reacciones.
Piruvato a acetil coa
La glucólisis es el primer paso en la descomposición de la glucosa para extraer energía para el metabolismo celular. Casi todos los organismos vivos llevan a cabo la glucólisis como parte de su metabolismo. El proceso no utiliza oxígeno y, por tanto, es anaeróbico (los procesos que utilizan oxígeno se denominan aeróbicos). La glucólisis tiene lugar en el citoplasma de las células procariotas y eucariotas. La glucosa entra en las células heterótrofas de dos maneras.
La glucólisis consta de 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 forma que la molécula de azúcar de seis carbonos pueda dividirse uniformemente en las dos moléculas de tres carbonos. La segunda mitad de la glucólisis (también conocida como 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.
Paso 1. El primer paso de la glucólisis está catalizado por la hexoquinasa, una enzima con amplia especificidad que cataliza la fosforilación de los azúcares de seis carbonos. La hexoquinasa fosforila la glucosa utilizando el ATP como fuente de fosfato, produciendo glucosa-6-fosfato, una forma más reactiva de la glucosa. Esta reacción impide que la molécula de glucosa fosforilada siga interactuando con las proteínas GLUT, y ya no puede salir de la célula porque el fosfato cargado negativamente no le permite atravesar el interior hidrofóbico de la membrana plasmática.