Glucólisis

Glucolisis quiere decir "quiebre" o rompimiento (lisis) de la glucosa. Es la ruta bioquímica principal (secuencia específica de reacciones catalizadas por enzimas que transforman un compuesto en otro) para la descomposición de la glucosa en sus componentes más simples dentro de las células del organismo. La glucolisis se caracteriza porque, si está disponible, puede utilizar oxígeno (ruta aerobia) o, si es necesario, puede continuar en ausencia de éste (ruta anaerobia), aunque a costa de producir menos energía.

 Tiene lugar en una serie de reacciones catalizadas, cada una, por una enzima específica, donde se desmiembra el esqueleto de carbonos y sus pasos se reordenan paso a paso. En los primeros pasos se requiere del aporte de energía abastecido por el acoplamiento con el sistema ATP — ADP. Esta serie de reacciones se realizan en casi todas las células vivientes, desde las procariotas hasta las eucariotas de nuestro cuerpo.

1. La incorporación inicial de dos grupos fosfato dentro de la molécula de glucosa de seis átomos de carbono. Los grupos fosfato los proporcionan dos moléculas de ATP, mediante la utilización de energía.

2. El compuesto intermedio de seis átomos de carbono que se forma, fructosa 1,6 bifosfato, se rompe en dos compuestos más simples, con tres átomos de carbono cada uno.

3. Estos compuestos de tres átomos de carbono, fosfato de dihidroxiacetona y gliceraldeído-3 fosfato, son cada uno metabolizados para dar piruvato, en una vía con numerosos pasos intermedios. Durante este proceso, cada uno de los compuestos de tres átomos de carbono produce dos moléculas de ATP (cuatro en total), con lo que se genera una ganancia neta de dos moléculas de ATP, ya que dos moléculas de ATP se utilizaron en la etapa 1. Además, se producen dos moléculas del cofactor intermediario NADH, las cuales pueden ser oxidadas bajo condiciones aerobias, en una ruta separada que rinde seis moléculas de ATP. De esta forma, la glicolisis puede producir seis moléculas de ATP por cada molécula de glucosa cuando hay oxígeno disponible, pero sólo dos moléculas de ATP bajo condiciones deficitarias de oxígeno.

4. Las dos moléculas de piruvato resultantes pueden ser utilizadas por el ciclo mitocondrial del ácido cítrico después de convertirse en acetil-CoA, produciendo otras 30 moléculas de ATP. En resumen, se pueden producir un total de 36 moléculas de ATP mediante el metabolismo completo de una molécula de glucosa bajo condiciones aerobias, pero sólo dos moléculas de ATP bajo condiciones anaerobias.

5. Por último, una de las moléculas intermediarias de tres átomos de carbono, el gliceraldeído-3 fosfato puede, en una reacción lateral, convertirse en 2,3 bifosfoglicerato, un compuesto que ayuda a la hemoglobina de los glóbulos rojos sanguíneos a descargar el oxígeno en los tejidos.

Así que de una molécula de glucosa se tienen dos moléculas de ácido pirúvico, dos moléculas de ATP (se invierten dos moléculas de ATP y se obtienen cuatro) y dos moléculas de NADH.

Reactivos (puede aparecer con el nombre de sustrato): 

 glucosa + 2ATP + 4ADP + 2Pi + NAD+  

Productos

2 ácido pirúvico + 2 ADP + 4 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2

Vías Anaeróbicas

El ácido pirúvico puede tomar por una de otras dos vías sin oxígeno (anaeróbias).

Fermentación: a falta de oxígeno el ácido pirúvico puede convertirse en etanol (alcohol etílico). Las levaduras son hongos que pueden crecer con o sin oxígeno. Al extraer jugo de uva y almacenarlo en forma anaeróbica, por ejemplo, las células de levadura convierten el jugo de la fruta en vino ya que transforman a la glucosa en ácido pirúvico y a este en etanol.

El ácido láctico se forma a partir del ácido pirúvico por acción de diversos organismos y en tejidos (como el muscular) cuando el oxígeno escasea o falta. El ácido pirúvico al no entrar en la vía aeróbica de la respiración se convierte en ácido láctico, el cual, a medida que se acumula, deprime el pH del músculo y reduce la capacidad de las fibras musculares para contraerse, originando la fatiga muscular. El ácido láctico difunde hacia a la sangre y llega al hígado, donde con posterioridad, cuando el oxígeno vuelva a su nivel normal y la demanda de ATP sea menor, transformará el ácido láctico en ácido pirúvico y de nuevo a glucosa.

Deficiencias y problemas

Existen algunas enfermedades que hacen que las enzimas de la ruta glucolítica presenten una actividad deficiente. Se manifiestan principalmente como anemias hemolíticas (causadas por la destrucción de los glóbulos rojos de la sangre), ya que los glóbulos rojos dependen principalmente de la energía que se produce en la glucólisis, para hacer frente a las demandas de energía necesaria para el mantenimiento de la integridad estructural. En los cánceres en los que las células malignas se multiplican y crecen rápidamente, la proporción glucolítica es, a menudo, tan grande como la que se requiere para la producción de energía mediante el ciclo del ácido cítrico en la mitocondria. Como consecuencia estas células producen piruvato, que se convierte en lactato. De esta forma, la zona donde se localiza el tumor es relativamente ácida (el lactato es ácido), un hecho que puede tener importancia para el tratamiento del cáncer. Un exceso similar de lactato puede ser debido a otras circunstancias, tales como una deficiencia de la enzima piruvato deshidrogenasa, que metaboliza el piruvato. Esta enzima también puede ser inhibida por los iones del arsénico y del mercurio, y por una deficiencia de tiamina (vitamina B1). Esto tiene importancia clínica, como en el caso de los alcohólicos con carencias nutricionales que a menudo presentan deficiencia de tiamina. Si reciben grandes cantidades de glucosa (por ejemplo, mediante goteo intravenoso), pueden desarrollar una rápida acumulación de piruvato que provocará una acidosis láctica, que con frecuencia resulta mortal.