Glicólisis: Etapas, Reacciones, Enzimas y Regulación Metabólica

Glicólisis (citosol)

1. Glucosa (Hexoquinasa, ATP → ADP + Mg²⁺) → Glucosa 6-fosfato (cetosa)

2. (Fosfohexosa isomerasa, N-E) → Fructosa 6-fosfato (aldosa)

3. (Fosfofructoquinasa-1) → Fructosa 1,6-bifosfato

4. (Aldolasa, N-E) → Gliceraldehído 3-fosfato + Dihidroxiacetona fosfato

5. (Triosafosfato isomerasa, N-E) → Gliceraldehído 3-fosfato

6. + P_i inorgánico (Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa, NAD⁺ → 2 NADH + H⁺, N-E) → 1,3-bifosfoglicerato. Primer compuesto de alta energía.

7. + ADP (Fosfoglicerato quinasa + Mg²⁺) → 3-fosfoglicerato + 2 ATP. Primera fosforilación a nivel de sustrato.

8. (Fosfoglicerato mutasa + Mg²⁺, N-E) → 2-fosfoglicerato. Activación del 3-fosfo por isomerización: la enzima cambia de posición el fosfato.

9. (Enolasa, sale 2 H₂O, N-E) → Fosfoenolpiruvato. Segundo compuesto de alta energía.

10. + ADP (Piruvato quinasa + Mg²⁺ + K⁺) → Piruvato + 2 ATP. Segunda fosforilación a nivel de sustrato.

⇒ 2 ATP + 2 NADH. ΔG° = -73,3 kJ/mol (estándar); -96,2 kJ/mol (intracelular).

Balance global: Glucosa + 2 ADP + 2 P_i + 2 NAD⁺ → 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 H₂O

El NADH debe reoxidarse a NAD⁺ para que la glicólisis continúe; esto se logra mediante el metabolismo del piruvato (fermentaciones).

Fermentación alcohólica

Piruvato (Piruvato descarboxilasa, Mg²⁺, sale CO₂) → Acetaldehído (Alcohol deshidrogenasa, NADH + H⁺ → NAD⁺) → Etanol

⇒ Glucosa + 2 ADP + 2 P_i → 2 Etanol + 2 CO₂ + 2 ATP + 2 H₂O.

Fermentación láctica

Piruvato (Lactato deshidrogenasa, NADH + H⁺ → NAD⁺) → L-lactato

⇒ Glucosa + 2 ADP + 2 P_i → 2 Lactato + 2 ATP + 2 H₂O.

*Ambas son vías del piruvato anaeróbicas.

Isoenzimas de la LDH

• LDH1: corazón, cerebro, eritrocitos (33 % del suero).
• LDH2: 45 %.
• LDH3: cerebro, riñones, pulmones (18 %).
• LDH4: hígado, músculo esquelético y tejido renal (3 % sérica).
• LDH5: hígado, músculo esquelético (1 %).

Rendimiento energético

- 2 ATP por glucosa (vía anaeróbica) frente a 38 ATP por glucosa con fosforilación oxidativa.

* Azúcares que pueden entrar a la glicólisis: glucógeno y almidón (polisacáridos), maltosa, lactosa, trehalosa y sacarosa (disacáridos), fructosa, manosa y galactosa (monosacáridos).

• Galactosemia: galactosa tóxica por falta de transferasa.
• Lactosa (lactasa) → galactosa + glucosa.

Control de la glicólisis

1. Medición de ΔG; las etapas limitantes son muy negativas: enzimas 1, 3 y 10.
2. Identificar in vitro los reguladores alostéricos de esas enzimas.
3. Medir in vivo los reguladores.

Enzimas reguladoras

• Hexoquinasa: inhibida por glucosa 6-fosfato.
• PFK-1: activada por ADP, AMP, fructosa 2,6-bifosfato; inhibida por ATP y citrato.
• Piruvato quinasa: activada por fructosa 1,6-bifosfato; inhibida por ATP y alanina.

PFK-2 y fructosa 2,6-bifosfato

Fructosa 6-P (PFK-2, ATP → ADP + H⁺) → Fructosa 2,6-bifosfato. Dominio quinasa / dominio fosfatasa (FBPasa-2, H₂O → P_i).

Alta glucemia: activa PFK-2 → aumenta fructosa 2,6-BP → activa PFK-1 → glicólisis.

Baja glucemia (hígado): glucagón activa la proteína G, AMPc y la proteína cinasa A, que fosforila a PFK-2 (la inactiva) y activa el dominio fosfatasa → aumenta FBPasa, disminuye fructosa 2,6-BP y disminuye PFK-1 → gluconeogénesis.

Hexoquinasa por tejidos

• Músculo y cerebro: alta afinidad por la glucosa.
• Hígado: baja afinidad; posee reservas. No es inhibida por la glucosa 6-P: al acumularse, la fructosa 6-P pasa a glucosa 6-P y se acumula, favoreciendo la síntesis de lípidos y glucógeno.

Piruvato quinasa en hígado

Se regula por fosforilación de la PK-L cuando se necesita glucagón por baja de la glucemia.