¿Qué produce la glucólisis?

Los seres vivos, todos los cuales consisten en una o más células individuales, se pueden dividir en procariotas y eucariotas. virtualmente todas las células dependen de la glucosa para sus necesidades metabólicas, y el primer paso en la descomposición de esta molécula es la serie de reacciones llamadas glucólisis (literalmente, "división de glucosa"). En la glucólisis, una única molécula de glucosa sufre una serie de reacciones para producir un par de moléculas de piruvato y una cantidad modesta de energía en forma de trifosfato de adenosina (atp).

Sin embargo, el manejo final de estos productos varía de un tipo de célula a otro. Los organismos procarióticos no participan en la respiración aeróbica. esto significa que los procariotas no pueden hacer uso del oxígeno molecular (o ₂ ). en cambio, el piruvato se fermenta (respiración anaeróbica).

Algunas fuentes incluyen la glucólisis en el proceso de "respiración celular" en los eucariotas, porque precede directamente a la respiración aeróbica (es decir, el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa en la cadena de transporte de electrones). de manera más estricta, la glucólisis en sí no es un proceso aeróbico, simplemente porque no se basa en oxígeno y se produce tanto si o no o ₂ está presente. sin embargo, dado que la glucólisis es un requisito previo de la respiración aeróbica en el sentido de que suministra piruvato para sus reacciones, es natural aprender sobre ambos conceptos a la vez.

La glucosa es un azúcar de seis carbonos que sirve como el carbohidrato individual más importante en la bioquímica humana. los carbohidratos contienen carbono (c) e hidrógeno (h) además de oxígeno, y la proporción de c a h en estos compuestos es invariablemente 1: 2.

Los azúcares son más pequeños que otros carbohidratos, incluidos los almidones y la celulosa. de hecho, la glucosa es a menudo una subunidad repetitiva, o monómero , en estas moléculas más complejas. La glucosa en sí no consiste en monómeros, y como tal se considera un monosacárido ("un azúcar").

La fórmula para la glucosa es c ₆ h ₁₂ o ₆ . la porción principal de la molécula consiste en un anillo hexagonal que contiene cinco de los átomos de c y uno de los átomos de o. el sexto y último átomo de c existe en una cadena lateral con un grupo metilo que contiene hidroxilo (-ch ₂ oh).

El proceso de glucólisis, que tiene lugar en el citoplasma celular, consiste en 10 reacciones individuales. por lo general no es necesario recordar los nombres de todos los productos intermedios y las enzimas, pero es útil tener una idea firme de la imagen general, no solo porque la glucólisis es quizás la reacción más relevante en la historia de la vida en la tierra, sino que también porque los pasos ilustran muy bien una serie de eventos comunes dentro de las células, incluida la acción de las enzimas durante las reacciones exotérmicas (energéticamente favorables).

cuando la glucosa ingresa a una célula, es abordada por la enzima hexocinasa y fosforilada (es decir, se le agrega un grupo fosfato, a menudo escrito pi). esto atrapa la molécula dentro de la célula al dotarla de una carga electrostática negativa. esta molécula se reorganiza a sí misma en una forma fosforilada de fructosa, que luego sufre otra etapa de fosforilación y se convierte en fructosa-1,6-bisfosfato. esta molécula luego se divide en dos moléculas similares de tres carbonos, una de las cuales se transforma rápidamente en la otra para producir dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato.

esta sustancia se reorganiza en otra molécula doblemente fosforilada antes de revertir la adición temprana de grupos fosfato en pasos no consecutivos. en cada uno de estos pasos, una molécula de difosfato de adenosina (adp) sucede por el complejo enzima-sustrato (el nombre de la estructura formada por cualquier molécula que reacciona y la enzima que estimula la reacción hacia su finalización). este adp acepta un fosfato de cada una de las moléculas de tres carbonos presentes. finalmente, dos moléculas de piruvato se sientan en el citoplasma, listas para ser desplegadas en cualquier vía en la que la célula lo requiera o sea capaz de albergarlas.

El único reactivo verdadero de la glucólisis es una molécula de glucosa. dos moléculas cada una de atp y nad + (nicotinamida adenina dinucleótido, un portador de electrones) se introducen durante la serie de reacciones. a menudo verá el proceso completo de respiración celular listado con glucosa y oxígeno como reactivos y dióxido de carbono y agua como productos, junto con 36 (o 38) atp. pero la glucólisis es solo la primera serie de reacciones que finalmente culmina en la extracción aeróbica de esta cantidad de energía de la glucosa.

se producen un total de cuatro moléculas atp en las reacciones que involucran los componentes de tres carbonos de la glucólisis: dos durante la conversión del par de moléculas de 1,3-bisfosfoglicerato en dos moléculas de 3-fosfoglicerato, y dos durante la conversión de un par de moléculas de fosfoenolpiruvato a las dos moléculas de piruvato que representan el final de la glucólisis. todos estos se sintetizan a través de la fosforilación a nivel de sustrato, lo que significa que el atp proviene de la adición directa de fosfato inorgánico (pi) a adp en lugar de formarse como consecuencia de algún otro proceso.

se necesitan dos atp tempranos en la glucólisis, primero cuando la glucosa se fosforila a glucosa-6-fosfato, y luego dos pasos después cuando la fructosa-6-fosfato se fosforila a fructosa-1,6-bifosfato. por lo tanto, la ganancia neta en atp en la glucólisis como resultado de una molécula de glucosa que se somete al proceso es de dos moléculas, que es fácil de recordar si la asocia con la cantidad de moléculas de piruvato creadas. Además, durante la conversión de gliceraldehído-3-fosfato a 1,3-bisfosfoglicerato, dos moléculas de nad + se reducen a dos moléculas de nadh, y esta última sirve como fuente indirecta de energía porque participa en las reacciones de, entre otras. Otros procesos, la respiración aeróbica.

En resumen, el rendimiento neto de la glucólisis es, por lo tanto, 2 atp, 2 piruvato y 2 nadh. esto es apenas una vigésima parte de la cantidad de ATP producida en la respiración aeróbica, pero como los procariotas son, en general, mucho más pequeños y menos complejos que los eucariotas, con demandas metabólicas más pequeñas que igualar, son capaces de sobrevivir a pesar de esto. Esquema ideal. (Otra forma de ver esto, por supuesto, es que la falta de respiración aeróbica en las bacterias ha evitado que se conviertan en criaturas más grandes y más diversas, por lo que importa).

en procariotas, una vez que se completa la vía de la glucólisis, el organismo ha jugado casi todas las cartas metabólicas que tiene. El piruvato se puede metabolizar más al lactato mediante fermentación o respiración anaeróbica. el propósito de la fermentación no es producir lactato, sino regenerar nad + a partir de nadh para que se pueda usar en la glucólisis. (Tenga en cuenta que esto es distinto de la fermentación alcohólica, en la cual el etanol se produce a partir del piruvato bajo la acción de la levadura).

en los eucariotas, la mayoría del piruvato entra en el primer conjunto de pasos en la respiración aeróbica: el ciclo de Krebs, también llamado ciclo del ácido tricarboxílico (tca) o ciclo del ácido cítrico. esto ocurre dentro de las mitocondrias, donde el piruvato se convierte en el compuesto de dos carbonos acetil coenzima a (coa) y dióxido de carbono (co ₂ ). La función de este ciclo de ocho pasos es producir más portadores de electrones de alta energía para las reacciones posteriores: 3 nadh, un fadh ₂ (dinucleótido de flavina adenina reducida) y un gtp (trifosfato de guanosina).

"cuando estos ingresan a la cadena de transporte de electrones en la membrana mitocondrial, un proceso llamado fosforilación oxidativa desplaza los electrones de estos portadores de alta energía a moléculas de oxígeno, con el resultado final la producción de 36 (o posiblemente 38) moléculas atp por molécula de glucosa" río arriba." La mayor eficiencia y el rendimiento del metabolismo aeróbico explican esencialmente todas las diferencias básicas hoy en día entre procariotas y eucariotas, con el anterior precedente, y que se cree que dio origen al segundo.