Glucólisis y Destino del Ácido Pirúvico: Proceso Metabólico Esencial
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Glucólisis: Proceso Metabólico Esencial
La glucólisis es una ruta metabólica central que ocurre en el citoplasma de las células, donde la glucosa se descompone en moléculas más simples, generando energía en forma de ATP y equivalentes reductores como el NADH.
Fase Preparatoria de la Glucólisis
En esta primera etapa, se invierte energía para activar la glucosa y prepararla para su posterior degradación.
- Se consumen 2 ATP para fosforilar la glucosa y, posteriormente, la fructosa-6-fosfato (fructosa-6-P).
- Las enzimas quinasas catalizan la transferencia de grupos fosfato desde el ATP a los sustratos.
- Una enzima isomerasa convierte la glucosa-6-P en fructosa-6-P.
- La fructosa-6-P se fosforila nuevamente, formando fructosa-1,6-bisfosfato (fructosa-1,6-diP).
- La fructosa-1,6-diP se escinde en dos moléculas de tres carbonos fosforiladas: gliceraldehído-3-fosfato (gliceraldehído-3-P) y dihidroxiacetona-3-fosfato (dihidroxiacetona-3-P).
- La enzima triosa fosfato isomerasa interconvierte la dihidroxiacetona-3-P en gliceraldehído-3-P, según las necesidades celulares. En condiciones de alta demanda energética, toda la dihidroxiacetona-3-P se convierte en gliceraldehído-3-P.
Fase de Beneficio de la Glucólisis
En esta segunda etapa, se obtiene energía a partir de la oxidación del gliceraldehído-3-P.
- Se recuperan los 2 ATP invertidos en la fase preparatoria y se sintetizan 4 ATP adicionales, resultando en un balance neto de 2 ATP por molécula de glucosa.
- Se reducen dos moléculas de NAD+ a 2 NADH + 2 H+.
- Se generan dos moléculas de ácido pirúvico.
- Las dos moléculas de gliceraldehído-3-P se deshidrogenan mediante la enzima gliceraldehído-3-P deshidrogenasa, cuyo coenzima es el NAD+. Se incorpora un grupo fosfato inorgánico (Pi), formando dos moléculas de ácido 1,3-bisfosfoglicérico.
- La enzima fosfoglicerato quinasa transfiere un grupo fosfato de cada molécula de ácido 1,3-bisfosfoglicérico a una molécula de ADP, generando dos moléculas de ATP y dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico. Así se recuperan los 2 ATP invertidos inicialmente.
- Las dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico se convierten en dos moléculas de ácido 2-fosfoglicérico por acción de una isomerasa.
- Una enzima enolasa cataliza la deshidratación del ácido 2-fosfoglicérico, formando dos moléculas de ácido fosfoenolpirúvico.
- La enzima fosfopiruvato quinasa, en presencia de iones Mg2+ y Mn2+, transfiere un grupo fosfato de cada molécula de ácido fosfoenolpirúvico a una molécula de ADP, generando dos moléculas de ATP por fosforilación a nivel de sustrato y dos moléculas de ácido pirúvico (2 CH3-CO-COOH).
Destino del Ácido Pirúvico
El destino del ácido pirúvico depende de la presencia o ausencia de oxígeno en la célula.
En Células Anaerobias
En ausencia de oxígeno, las células realizan fermentaciones o respiraciones anaeróbicas. Estos procesos producen un compuesto orgánico como producto final, que no se degrada completamente. Las fermentaciones generan aproximadamente el 5% de la energía que se obtendría mediante la respiración aeróbica.
En Células Aerobias
En presencia de oxígeno, en células eucariotas con mitocondrias, el ácido pirúvico ingresa a la matriz mitocondrial, donde se degrada aún más. El ácido pirúvico se descarboxila y deshidrogena mediante el complejo enzimático piruvato deshidrogenasa. El grupo acetilo resultante se une al coenzima A (CoA), formando acetil-CoA, una molécula clave en el metabolismo celular.
Estructura del Coenzima A
El coenzima A es un nucleótido compuesto por adenina unida a una β-D-ribosa mediante un enlace N-glucosídico. Dos grupos fosfato están unidos al carbono 5' de la ribosa, y estos a su vez están unidos a una molécula de vitamina B5, que está unida al aminoácido cisteína. El grupo sulfhidrilo (-SH) de la cisteína es el que se une al grupo acetilo.