La glucólisis es el proceso metabólico que sirve como base para la respiración celular aeróbica y anaeróbica. En la glucólisis, la glucosa se convierte en piruvato. La glucosa es un anillo de seis carbonos que se encuentra en la sangre y generalmente es el resultado de la descomposición de los carbohidratos en azúcares. Entra en las células a través de proteínas transportadoras específicas que lo mueven desde el exterior de la célula al citosol de la célula. Todas las enzimas glicolíticas se encuentran en el citosol.
La reacción general de la glucólisis que ocurre en el citoplasma se representa simplemente como:
C 6 H 12 O 6 + 2 NAD + + 2 ADP + 2 P —–> 2 ácido pirúvico, (CH 3 (C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H +
Paso 1: Hexoquinasa
El primer paso en la glucólisis es la conversión de D-glucosa en glucosa-6-fosfato. La enzima que cataliza esta reacción es la hexoquinasa.
Detalles:
Aquí, el anillo de glucosa está fosforilado. La fosforilación es el proceso de agregar un grupo fosfato a una molécula derivada de ATP. Como resultado, en este punto de la glucólisis, se ha consumido 1 molécula de ATP.
La reacción se produce con la ayuda de la enzima hexoquinasa, una enzima que cataliza la fosforilación de muchas estructuras anulares de seis miembros similares a la glucosa. El magnesio atómico (Mg) también está involucrado para ayudar a proteger las cargas negativas de los grupos fosfato en la molécula de ATP. El resultado de esta fosforilación es una molécula llamada glucosa-6-fosfato (G6P), así llamada porque el carbono 6 ‘de la glucosa adquiere el grupo fosfato.
Paso 2: Glucosa 6-fosfato isomerasa
La segunda reacción de la glucólisis es el reordenamiento de la glucosa 6-fosfato (G6P) en fructosa 6-fosfato (F6P) por la glucosa fosfato isomerasa (fosfoglucosa isomerasa).
Detalles:
El segundo paso de la glucólisis implica la conversión de glucosa-6-fosfato en fructosa-6-fosfato (F6P). Esta reacción ocurre con la ayuda de la enzima fosfoglucosa isomerasa (PI). Como sugiere el nombre de la enzima, esta reacción implica una reacción de isomerización.
La reacción implica la transposición del enlace carbono-oxígeno para transformar el anillo de seis miembros en un anillo de cinco miembros. El reordenamiento tiene lugar cuando el anillo de seis miembros se abre y luego se cierra de tal manera que el primer carbono se vuelve ahora externo al anillo.
Paso 3: Fosfofructoquinasa
La fosfofructoquinasa, con magnesio como cofactor, transforma la fructosa 6-fosfato en fructosa 1,6-bisfosfato.
Detalles:
En el tercer paso de la glucólisis, la fructosa-6-fosfato se convierte en fructosa 1,6- bifosfato (FBP). Similar a la reacción que ocurre en el paso 1 de la glucólisis, una segunda molécula de ATP proporciona el grupo fosfato que se agrega a la molécula F6P.
La enzima que cataliza esta reacción es la fosfofructoquinasa (PFK). Como en el paso 1, un átomo de magnesio está involucrado para ayudar a proteger las cargas negativas.
Paso 4: Aldolasa
La enzima Aldolasa divide la fructosa 1, 6-bisfosfato en dos azúcares que son isómeros entre sí. Estos dos azúcares son fosfato de dihidroxiacetona (DHAP) y 3-fosfato de gliceraldehído (GAP).
Detalles:
Este paso utiliza la enzima aldolasa, que cataliza la escisión de FBP para producir dos moléculas de 3 carbonos. Una de estas moléculas se llama gliceraldehído-3-fosfato (GAP) y la otra se llama dihidroxiacetona fosfato (DHAP).
Paso 5: Triosa fosfato isomerasa
La enzima triosafosfato isomerasa interconvierte rápidamente las moléculas dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y gliceraldehído 3-fosfato (GAP). El fosfato de gliceraldehído se elimina / usa en el siguiente paso de la glucólisis.
Detalles:
GAP es la única molécula que continúa en la vía glucolítica. Como resultado, todas las moléculas de DHAP producidas son afectadas por la enzima Triosefosfato isomerasa (TIM), que reorganiza la DHAP en GAP para que pueda continuar en la glucólisis. En este punto de la vía glucolítica, tenemos dos moléculas de 3 carbonos, pero aún no hemos convertido completamente la glucosa en piruvato.
Paso 6: Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa
La gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH) se deshidrogena y agrega un fosfato inorgánico al gliceraldehído 3-fosfato, produciendo 1,3-bisfosfoglicerato.
Detalles:
En este paso, tienen lugar dos eventos principales: 1) el gliceraldehído-3-fosfato es oxidado por la coenzima nicotinamida adenina dinucleótido (NAD); 2) la molécula se fosforila mediante la adición de un grupo fosfato libre. La enzima que cataliza esta reacción es la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH).
La enzima GAPDH contiene estructuras apropiadas y mantiene la molécula en una conformación tal que permite que la molécula de NAD extraiga un hidrógeno del GAP, convirtiendo el NAD en NADH. El grupo fosfato luego ataca la molécula GAP y la libera de la enzima para producir 1,3 bisfoglicerato, NADH y un átomo de hidrógeno.
Paso 7: Fosfoglicerato quinasa
La fosfoglicerato quinasa transfiere un grupo fosfato del 1,3-bisfosfoglicerato al ADP para formar ATP y 3-fosfoglicerato.
Detalles:
En este paso, el 1,3 bisfoglicerato se convierte en 3-fosfoglicerato por la enzima fosfoglicerato quinasa (PGK). Esta reacción implica la pérdida de un grupo fosfato del material de partida. El fosfato se transfiere a una molécula de ADP que produce nuestra primera molécula de ATP. Dado que en realidad tenemos dos moléculas de 1,3 bisfoglicerato (porque había dos productos de 3 carbonos de la etapa 1 de la glucólisis), en realidad sintetizamos dos moléculas de ATP en este paso. Con esta síntesis de ATP, hemos cancelado las dos primeras moléculas de ATP que usamos, dejándonos con una red de 0 moléculas de ATP hasta esta etapa de la glucólisis.
Nuevamente, vemos que un átomo de magnesio está involucrado para proteger las cargas negativas de los grupos fosfato de la molécula de ATP.
Paso 8: Fosfoglicerato mutasa
La enzima fosfoglicero mutasa reubica el P del 3-fosfoglicerato del 3er carbono al 2do carbono para formar 2-fosfoglicerato.
Detalles:
Este paso implica una simple reordenación de la posición del grupo fosfato en la molécula de 3 fosfoglicerato, convirtiéndola en 2 fosfoglicerato. La molécula responsable de catalizar esta reacción se llama fosfoglicerato mutasa (PGM). Una mutasa es una enzima que cataliza la transferencia de un grupo funcional de una posición a otra en una molécula.
El mecanismo de reacción procede añadiendo primero un grupo fosfato adicional a la posición 2 ‘del 3 fosfoglicerato. Luego, la enzima elimina el fosfato de la posición 3 ‘dejando solo el fosfato 2’ y, por lo tanto, produce 2 fosfoglicerato. De esta manera, la enzima también se restaura a su estado fosforilado original.
Paso 9: Enolasa
La enzima enolasa elimina una molécula de agua del 2-fosfoglicerato para formar ácido fosfoenolpirúvico (PEP).
Detalles:
Este paso implica la conversión de 2 fosfoglicerato en fosfoenolpiruvato (PEP). La reacción es catalizada por la enzima enolasa. La enolasa actúa eliminando un grupo de agua o deshidratando el 2 fosfoglicerato. La especificidad de la bolsa de enzima permite que la reacción se produzca a través de una serie de pasos demasiado complicados para cubrirlos aquí.
Paso 10: Piruvato quinasa
La enzima piruvato quinasa transfiere una P del fosfoenolpiruvato (PEP) al ADP para formar ácido pirúvico y ATP. Resultado en el paso 10.
Detalles:
El paso final de la glucólisis convierte el fosfoenolpiruvato en piruvato con la ayuda de la enzima piruvato quinasa. Como sugiere el nombre de la enzima, esta reacción implica la transferencia de un grupo fosfato. El grupo fosfato unido al carbono 2 ‘del PEP se transfiere a una molécula de ADP, produciendo ATP. Nuevamente, dado que hay dos moléculas de PEP, aquí en realidad generamos 2 moléculas de ATP.
Pasos 1 y 3 = – 2ATP
Pasos 7 y 10 = + 4 ATP ATP
“visible” neto producido = 2.
Inmediatamente después de terminar la glucólisis, la célula debe continuar la respiración en una dirección aeróbica o anaeróbica; esta elección se realiza en función de las circunstancias de la celda en particular. Una célula que puede realizar respiración aeróbica y que se encuentra en presencia de oxígeno continuará con el ciclo del ácido cítrico aeróbico en la mitocondria. Si una célula capaz de realizar respiración aeróbica se encuentra en una situación en la que no hay oxígeno (como músculos sometidos a un esfuerzo extremo), pasará a un tipo de respiración anaeróbica llamada fermentación homoláctica. Algunas células, como la levadura, no pueden realizar la respiración aeróbica y pasarán automáticamente a un tipo de respiración anaeróbica llamada fermentación alcohólica.
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Artículo producido gracias a microbiologyinfo.com