Reacción global de la glucólisis 100px 150px + 150px α-D-glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi ==> 2(piruvato) + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O
La glucólisis o glicólisis (del griegu glycos, azucre y lysis, rotura), ye la vía metabólica encargada d'aferruñar la glucosa cola cuenta de llograr enerxía pa la célula. Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutives que converten a la glucosa en dos molécules de piruvato, que ye capaz de siguir otres víes metabóliques y asina siguir apurriendo enerxía al organismu.
El tipu de glucólisis más común y más conocida ye la vía de Embden-Meyerhof, esplicada primero por Gustav Embden y Otto Fritz Meyerhof. El términu puede incluyir víes alternatives, como la ruta de Entner-Doudoroff. Sicasí, glucólisis usar con frecuencia como sinónimu de la vía de Embden-Meyerhof. Se continua col ciclu de Krebs. Ye la vía inicial del catabolismo (degradación) de carbohidratos.
Descubrimientu
Los primeros estudios informales de los procesos glucolíticos fueron empecipiaos en 1860, cuando Louis Pasteur afayó que los microorganismos son los responsables de la fermentadura,Papers de Pasteur y en 1897 cuando Eduard Buchner atopó que ciertu estractu celular puede causar fermentadura. La siguiente gran contribución foi d'Arthur Harden y William Young en 1905, quien determinaron que por que la fermentadura tenga llugar son necesaries una fracción celular de masa molecular elevada y termosensible (enzimes) y una fracción citoplasmática de baxa masa molecular y termorresistente (ATP, ADP, NAD+ y otres coenzimes). Los detalles de la vía en sí determináronse en 1940, con una gran meyora de Otto Meyerhoff y dellos años dempués por Luis Leloir. Les mayores dificultaes en determinar lo entrevesgao de la vía fueron la curtia vida y les baxes concentraciones de los intermediarios nes rápides reacciones glicolíticas.
N'eucariotes y procariotas, la glucólisis asocede nel citosol de la célula. En célules vexetales, dalgunes de les reacciones glucolíticas atópense tamién nel ciclu de Calvin, qu'asocede dientro de los cloroplastos. L'ampliu caltenimientu d'esta vía inclúi los organismos filoxenéticamente más antiguos, y por esto considérase una de les víes metabóliques más antigües.Romano AH & Conway T. Evolution of carbohydrate metabolic pathways. Res Microbiol. 147(6-7):448-55 (1996) PMID 9084754
Visión xeneral thumb|Esquema completu de la glucólisis
Mientres la glucólisis llógrase un rendimientu netu de dos molécules d'ATP ; el ATP puede ser usáu como fonte d'enerxía pa realizar trabayu metabólicu, ente que'l NADH puede tener distintos destinos. Puede usase como fonte de poder reductor en reacciones anabólicas; si hai oxíxenu, puede aferruñase na cadena respiratoria, llográndose 5 ATP (2.5 por cada NADH); si nun hai dioxígeno, usar p'amenorgar el piruvato a lactato (fermentadura láctica), o a CO2 y etanol (fermentadura alcohólica), ensin llogru adicional d'enerxía.
La glucólisis ye la forma más rápida de consiguir enerxía pa una célula y, nel metabolismu de carbohidratos, xeneralmente ye la primer vía a la cual recúrrese. Atópase estructurada en 10 reacciones enzimáticas que dexen el tresformamientu d'una molécula de glucosa a dos molécules de piruvato por aciu un procesu catabólico.
La glucólisis ye una de les víes más estudiaes, y xeneralmente atópase estremada en dos fases: la primera, de gastu d'enerxía y la segunda fase, de llogru d'enerxía.
La primer fase consiste en tresformar una molécula de glucosa en dos molécules de gliceraldehído (una molécula de baxa enerxía) por aciu l'usu de 2 ATP. Esto dexa doblar los resultaos de la segunda fase de llogru enerxéticu. Na segunda fase, el gliceraldehído tresformar nun compuestu d'alta enerxía, que la so hidrólisis xenera una molécula de ATP, y como se xeneraron 2 molécules de gliceraldehído, llograr en realidad dos molécules de ATP. Esti llogru d'enerxía llograr por aciu l'acoplamientu d'una reacción fuertemente exergónica dempués d'una llevemente endergónica. Esti acoplamientu asocede una vegada más nesta fase, xenerando dos molécules de piruvato. D'esta manera, na segunda fase llógrense 4 molécules de ATP.
Reacciones posteriores
Depués de qu'una molécula de glucosa tresformar en 2 molécules de piruvato, les condiciones del mediu en que s'atope van determinar la vía metabólica a siguir.
N'organismos aeróbicos, el piruvato va siguir aferruñándose pola enzima piruvato deshidrogenasa y el ciclu de Krebs, creando intermediarios como NADH y FADH2. Estos intermediarios nun pueden cruciar la membrana mitocondrial, y poro, utilicen sistemes d'intercambiu con otros compuestos llamaos danzaderes (n'inglés, shuttles). Los más conocíos son la danzadera malato-aspartato y la danzadera glicerol-3-fosfatu. Los intermediarios llogren apurrir los sos equivalentesNun s'usen los intermediarios xeneraos, sinón que per mediu de les danzaderes vuelven crease dientro de la mitocondria. Por esto llámase-yos los sos equivalentes. Pa una visión química, visitar equivalentes al interior de la membrana mitocondrial, y que depués van pasar pola cadena de tresporte d'electrones, que los usará pa sintetizar ATP.
D'esta manera, puede llograse hasta 30 moles d'ATP a partir de 1 mol de glucosa como ganancia neta.
Sicasí, cuando les célules nun tener mitocondrias (ex: eritrocitu) o cuando rican de grandes cantidaes d'ATP (ej.: el músculu al exercitase), el piruvato sufre fermentadura que dexa llograr 2 moles d'ATP por cada mol de glucosa, polo qu'esta vía ye pocu eficiente al respective de la fase aeróbica de la glucólisis.
El tipu de fermentadura varia respectu al tipu d'organismos: en lleldos, produzse fermentadura alcohólica, produciendo etanol y CO2 como productos finales, ente qu'en músculu, eritrocitos y dellos microorganismos produzse fermentadura láctica, que da como resultáu ácidu láctico o lactato.
Funciones
Les funciones de la glucólisis son:
La xeneración de molécules d'alta enerxía (ATP y NADH) como fonte d'enerxía celular en procesos de respiración aeróbica (presencia d'oxíxenu) y fermentadura (ausencia d'oxíxenu). La xeneración de piruvato que va pasar al ciclu de Krebs, como parte de la respiración aeróbica. La producción d'intermediarios de 6 y 3 carbonos que pueden ser utilizaos n'otros procesos celulares.
Etapes de la glucólisis
La glucólisis estremar en dos partes principales y diez reacciones enzimáticas, que se describen de siguío.
Fase de gastu d'enerxía (ATP)
Esta primer fase de la glucólisis consiste en tresformar una molécula de glucosa en dos molécules de gliceraldehído.
1ᵉʳ pasu: Hexoquinasa La primer reacción de la glucólisis ye la fosforilación de la glucosa, p'activala (aumentar la so enerxía) y asina poder utilizala n'otros procesos cuando seya necesariu. Esta activación asocede pola tresferencia d'un grupu fosfatu del ATP, una reacción catalizada pola enzima hexoquinasa,Meyerhof, O. Ueber die enzymatische Milch-säurebildung im Muskelextrakt; die Milch-säurebildung aus dean gärfähigen Hexosen. Biochem Z. 183:176 (1927) la cual puede fosforilar (añader un grupu fosfatu) a molécules similares a la glucosa, como la fructosa y manosa. Les ventayes de fosforilar la glucosa son 2: La primera ye faer de la glucosa un metabolito más reactivu, mentáu enantes, y la segunda ventaya ye que la glucosa-6-fosfatu nun puede cruciar la membrana celular -a diferencia de la glucosa-yá que na célula nun esiste un tresportador de G6P. D'esta forma evita la perda de sustratu enerxéticu pa la célula. Téunicamente falando, la hexoquinasa solo fosforila les D-hexosas, y utiliza de sustratu MgATP2+, una y bones esti catión dexa que l'últimu fosfatu del ATP (fosfato gamma, γ-P o Pγ) seya un blancu más fácil pal ataque nucleofílico que realiza'l grupu hidroxilo (OH) del sestu carbonu de la glucosa, lo que ye posible debíu al Mg2+ que apantalla les cargues de los otros dos fosfatos.Colowick, S. y Kalckar H.. The role of myokinase in trans-phosphorylations; the enzymatic phosphorylation of hexoses by adenyl pyrophosphate. J. Biol. Chem. 148: 117 (1943). Esta reacción tien un ΔG negativu, y por tanto tratar d'una reacción na que se pierde enerxía en forma de calor. En numberoses bacteries esta reacción ta acoplada a la última reacción de la glucólisis (de fosfoenolpiruvato a piruvato) pa poder aprovechar la enerxía sobrante de la reacción: el fosfatu del fosfoenolpiruvato tresferir d'una a otra proteína d'un sistema de tresporte fosfotransferasa, y n'última instancia, el fosfatu va pasar a una molécula de glucosa que ye tomada del esterior de la célula y lliberada en forma de G6P nel interior celular. Trátase por tanto d'acoplar la primera y la última reacción d'esta vía y usar l'escedente d'enerxía pa realizar un tipu de tresporte al traviés de membrana denomináu translocación de grupu. 450px Glucosa + ATP 50px Glucosa-6-fosfatu + ADP Valores tomaos de Lehningher's Principles of Biochemistry (ISBN 0-7167-4339-6) y del Volume 3 de Biochemistry por J. Stenesh (ISBN 0-306-45733-4)2ᵘ pasu: Glucosa-6-P isomerasa Este ye un pasu importante, yá que equí defínese la xeometría molecular que va afectar los dos pasos críticos na glucólisis: El próximu pasu, que va amestar un grupu fosfatu al productu d'esta reacción, y el pasu 4, cuando se creen dos molécules de gliceraldehido que finalmente van ser los precursores del piruvato. Nesta reacción, la glucosa-6-fosfatu se isomeriza a fructosa-6-fosfatu, por aciu la enzima glucosa-6-fosfatu isomerasa. La isomerización asocede nuna reacción de 4 pasos, qu'implica l'apertura del aniellu y un trespasu de protones al traviés d'un intermediariu cis-enediol - Puesto que la enerxía llibre d'esta reacción ye igual a +1,7 kJ/mol la reacción ye non bonal y débese acoplar. 450px Glucosa-6-fosfatu 50px Fructosa-6-fosfatu 3ᵉʳ pasu: Fosfofructoquinasa Fosforilación de la fructosa 6-fosfatu nel carbonu 1, con gastu d'un ATP, al traviés de la enzima fosfofructoquinasa-1 (PFK1). Tamién esti fosfatu va tener una baxa enerxía d'hidrólisis. Pol mesmu motivu que na primer reacción, el procesu ye irreversible. El nuevu productu va denominase fructosa-1,6-bisfosfato. La irreversibilidad ye importante, yá que la fai ser el puntu de control de la glucólisis. Como hai otros sustratos amás de la glucosa qu'entren na glucólisis, el puntu de control nun ta asitiáu na primer reacción, sinón nesta. La fosfofructoquinasa tien centros alostéricos, sensibles a les concentraciones d'intermediarios como citrato y ácidos grasos. Lliberando una enzima llamada fosfructocinasa-2 que fosforila nel carbonu 2 y regula la reacción. 450px Fructosa-6-fosfatu + ATP 50px Fructosa-1,6-bisfosfato + ADP 4ᵘ pasu: Aldolasa La enzima aldolasa (fructosa-1,6-bisfosfato aldolasa), por aciu una condensación aldólica reversible, ruempe la fructosa-1,6-bisfosfato en dos molécules de tres carbonos (triosas): dihidroxiacetona fosfatu y gliceraldehído-3-fosfatu. Esisten dos tipos de aldolasa, que difieren tantu nel tipu d'organismos onde s'espresen, como nos intermediarios de reacción.