La glucólisis o glicólisis

La glicólisis es el primer paso en la descomposición de la glucosa para extraer energía para el metabolismo celular. Casi todos los organismos vivos realizan la glicólisis como parte de su metabolismo. El proceso no utiliza oxígeno, y por lo tanto es anaeróbico (los procesos que utilizan oxígeno se denominan aeróbicos).

La glicólisis comienza con la estructura de seis anillos de carbono de una sola molécula de glucosa, y termina con dos moléculas de un azúcar de tres carbonos llamado piruvato; esta es una ruta metabólica de las tantas que ocurren en el metabolismo celular.

Dónde ocurre

La glicólisis tiene lugar en el citoplasma de las células procariotas y eucariotas. La glucosa entra en las células heterótrofas de dos maneras.

Etapas del proceso

La glucólisis ocurre en 10 pasos o etapas, a saber:

● Primera etapa. El primer paso en la glicólisis es catalizado por la hexocinasa, una enzima de amplia especificidad que cataliza la fosforilación de los azúcares de seis carbonos. La hexocinasa fosforila la glucosa utilizando ATP como fuente de fosfato, produciendo glucosa-6-fosfato, una forma más reactiva de glucosa. Esta reacción impide que la molécula de glucosa fosforilada continúe interactuando con las proteínas GLUT, y ya no puede salir de la célula porque el fosfato cargado negativamente no le permitirá atravesar el interior hidrofóbico de la membrana plasmática.

● Segunda etapa. En el segundo paso de la glicólisis, una isomerasa convierte la glucosa-6-fosfato en uno de sus isómeros, la fructosa6-fosfato. Una isomerasa es una enzima que cataliza la conversión de una molécula en uno de sus isómeros. Este cambio de fosfoglucosa a fosfofructosa permite la eventual división del azúcar en dos moléculas de tres carbonos.

● Tercera Etapa. El tercer paso es la fosforilación de la fructosa 6-fosfato, catalizada por la enzima fosfofructoquinasa. Una segunda molécula de ATP dona un fosfato de alta energía a la fructosa 6-fosfato, produciendo fructosa 1,6-bisfosfato. En esta vía, la fosfofructoquinasa es una enzima que limita la velocidad. Es activo cuando la concentración de ADP es alta; es menos activo cuando los niveles de ADP son bajos y la concentración de ATP es alta. Por lo tanto, si hay «suficiente» ATP en el sistema, la vía se ralentiza. Este es un tipo de inhibición del producto final, ya que la ATP es el producto final del catabolismo de la glucosa.

● Cuarta etapa. Los fosfatos de alta energía recién añadidos desestabilizan aún más la fructosa-1,6-bisfosfato. El cuarto paso en la glicólisis emplea una enzima, la aldolasa, para dividir el 1,6-bisfosfato en dos isómeros de tres carbonos: dihidroxiacetona-fosfato y gliceraldehído-3-fosfato.

● Quinta etapa. En el quinto paso, una isomerasa transforma el dihidroxiacetona-fosfato en su isómero gliceraldehído-3-fosfato. Así, la vía continuará con dos moléculas de un solo isómero. En este punto del camino, hay una inversión neta de energía de dos moléculas de ATP en la descomposición de una molécula de glucosa.

● Sexta etapa. El sexto paso en la glicólisis, oxida el azúcar (gliceraldehído-3-fosfato), extrayendo electrones de alta energía, que son recogidos por el portador de electrones NAD+, produciendo NADH. A continuación, el azúcar se fosforila mediante la adición de un segundo grupo de fosfato, que produce 1,3-bisfosfoglicerato. Nótese que el segundo grupo de fosfato no requiere otra molécula de ATP.

● Séptima etapa. En el séptimo paso, catalizado por fosfoglicerato cinasa (una enzima llamada así por la reacción inversa), el 1,3-bisfoglicerato dona un fosfato de alta energía al ADP, formando una molécula de ATP. (Este es un ejemplo de fosforilación a nivel de sustrato.) Un grupo carbonilo en el 1,3-bisfosfoglicerato es oxidado a un grupo carboxilo, y se forma 3-fosfoglicerato.

● Octava etapa. En el octavo paso, el grupo de fosfato restante en el 3-fosfoglicerato pasa del tercer carbono al segundo carbono, produciendo 2-fosfoglicerato (un isómero de 3-fosfoglicerato). La enzima que cataliza este paso es una mutasa (un tipo de isomerasa).

● Novena etapa. La enolasa cataliza el noveno paso. Esta enzima hace que el 2-fosfoglicerato pierda agua de su estructura; esto es una reacción de deshidratación, lo que resulta en la formación de un doble enlace que aumenta la energía potencial en el enlace de fosfato restante y produce fosfoenolpiruvato (PEP).

● Décima etapa. El último paso en la glicólisis es catalizado por la enzima piruvato cinasa (la enzima en este caso se llama así por la reacción inversa de la conversión del piruvato en PEP) y resulta en la producción de una segunda molécula de ATP por medio de la fosforilación a nivel de sustrato y el ácido pirúvico compuesto (o su forma de sal, piruvato). Muchas enzimas en las vías enzimáticas se denominan así por las reacciones inversas, ya que la enzima puede catalizar tanto las reacciones hacia adelante como hacia atrás.

Importancia

La importancia metabólica de la glucólisis es que esta ruta permite la producción de azúcares y su trasformación en energía que la célula usa para sus funciones vitales, en este caso la descomposición de una molécula de glucosa para generar el ATP necesario.