Tema 12 Glucolisis Morfofisiologia 1 Medicina

Glicólisis

• Es la ruta metabólica encargada de oxidar la glucosa para obtener energía para la célula.
• Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas que convierten la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual puede seguir otras vías metabólicas y entregar energía al organismo.

Función e Importancia

• Produce moléculas que generan energía, como ATP y NADH.
• Forma moléculas que participan como fuente de energía celular en la respiración aeróbica (con oxígeno) y en la fermentación (sin oxígeno).

Características

• También se llama Ruta Embden-Meyerhof.
• Ocurre en el citosol.
• No necesita oxígeno.
• El sustrato inicial es 1 molécula de glucosa (6C).
• La molécula final son 2 de piruvato (ácido pirúvico, 3C).
• Es una ruta anfibólica, es decir, catabólica y anabólica.

Reacciones del Proceso Glucolítico

• Se inicia con 1 molécula de glucosa (6C) y experimenta 10 reacciones hasta el producto final.
• 1ra Reacción: Fosforilación de la glucosa a glucosa-6-fosfato, irreversible, mediante la enzima hexoquinasa, consumiendo 1 ATP y liberando 1 ADP.
• 2da Reacción: Isomerización reversible de la glucosa-6-fosfato a fructosa-6-fosfato, reorganizando la molécula a través de la enzima fosfoglucosaisomerasa, sin consumo de energía.
• 3ra Reacción: Fosforilación irreversible de la fructosa-6-fosfato a fructosa-1,6-bifosfato, consumiendo 1 ATP y liberando 1 ADP, por la enzima fosfofructoquinasa.
• 4ta Reacción: Escisión de la fructosa-1,6-bifosfato en dos triosas: dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído-3-fosfato. Es reversible, no consume energía y se realiza por la enzima aldolasa.
• A partir de aquí, el número de moléculas se duplica, obteniendo dos gliceraldehídos-3-fosfato por la enzima isomerasa que convierte la dihidroxiacetona fosfato en gliceraldehído-3-fosfato.
• 6ta Reacción: Oxidación y fosforilación del gliceraldehído-3-fosfato a ácido 1,3-bifosfoglicérico, reversible, consumiendo 1 NAD+ (2 moléculas de NAD+ en total) y liberando NADH, por la enzima gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa.
• 7ma Reacción: Desfosforilación del ácido 1,3-bifosfoglicérico a ácido 3-fosfoglicérico, usando 1 ADP para generar 1 ATP (x2), reversible por la enzima fosfoglicerato quinasa.
• 8va Reacción: Isomerización reversible del ácido 3-fosfoglicérico a ácido 2-fosfoglicérico, cambiando el grupo fosfato del C3 al C2, sin gasto de energía, por la enzima fosfoglicerato mutasa (mutasa).
• 9na Reacción: Formación de un doble enlace con la pérdida de un H+ y un grupo -OH en el ácido 2-fosfoglicérico, resultando en ácido fosfoenol pirúvico, sin consumo de energía, por la enzima enolasa.
• 10ma Reacción: Desfosforilación reversible del ácido fosfoenol pirúvico, usando 1 ADP para generar 1 ATP (x2), por la enzima piruvato quinasa, resultando en ácido pirúvico (x2) como producto final.

Rendimiento Energético

• Calculando el rendimiento energético de la oxidación de una molécula de glucosa en la glucólisis:
• Balance global de la glucólisis:
  • Entró: 1 molécula de glucosa, 2 ADP y 2NAD+.
  • Salió: 2 moléculas de piruvato, 2 ATP y 2NADH.
• Cada NADH citoplasmático que entra en la cadena respiratoria mitocondrial produce 3 ATP.

Balance Energético de la Oxidación de la Glucosa

• Fosforilación de la glucosa: -1ATP.
• Fosforilación de fructosa-6-fosfato: -1ATP.
• Oxidación de dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato: 2NADH.
• Desfosforilación de dos moléculas de ácido 1,3-bifosfoglicérico: 2ATP.
• Desfosforilación de dos moléculas de fosfoenol pirúvico: 2ATP.
• Rendimiento energético total: 2ATP y 2NADH, 1 molécula de glucosa, 2 ADP y 2 NAD+ resultando en 2 moléculas de piruvato y 8ATP.

Lanzadera

• Mecanismos para transferir compuestos necesarios entre el citosol y el espacio mitocondrial.

• Lanzadera del Glicerol-3-fosfato:

  • Durante la glucólisis, se genera NADH en el citosol durante la oxidación del gliceraldehído-3-fosfato y se necesita regenerar más NAD+ para que la glucólisis continúe.
  • El NADH no puede pasar a la mitocondria, por lo que los electrones del NADH se transportan a través de la membrana.
  • La enzima Glicerol 3 fosfato deshidrogenasa 1 cataliza en el citosol la transferencia de 2 electrones + 2 protones desde NADH + H+ a la dihidroxiacetona fosfato, resultando en NAD+ y glicerol-3-fosfato.
  • El glicerol-3-fosfato cruza la membrana mitocondrial externa por los canales de porina (VDAC).
  • En el espacio intermembrana, la enzima Gliceraldehído 3 fosfato deshidrogenasa 2 cataliza la transferencia de 2 electrones + 2 protones del glicerol-3-fosfato a FAD, reduciéndolo a FADH2 y se incorpora en la cadena transportadora de electrones.
  • El glicerol-3-fosfato se convierte en dihidroxiacetona fosfato al donar 2 átomos de H.
  • La dihidroxiacetona fosfato retorna al citosol a través de los canales de porina (VDAC).
  • Esta lanzadera es irreversible y varía en actividad según el tejido, siendo activa en cerebro y en los músculos, mientras que en corazón e hígado se utiliza la lanzadera del malato-aspartato.

• Lanzadera del Malato-Aspartato:

  • En corazón e hígado, los electrones del NADH citosólico se transportan a la mitocondria por esta lanzadera, utilizando dos transportadores de membrana y 4 enzimas (2 unidades de la malato deshidrogenasa y 2 unidades de la aspartato transaminasa).
  • Los electrones se transfieren del NADH en el citosol al oxaloacetato, formando malato, que atraviesa la membrana mitocondrial interna y se reoxida por NAD+ en la matriz para formar NADH, catalizado por la malato deshidrogenasa 2.
  • El oxaloacetato resultante se transforma en aspartato y se transporta al lado citosólico, mientras que el glutamato mitocondrial dona un grupo amino, formando aspartato y α-cetoglutarato.
  • En el citoplasma, el aspartato se desamina para formar oxaloacetato y el ciclo se repite.
  • Esta lanzadera es reversible y facilita el intercambio de intermedios clave entre la mitocondria y el citosol.

Tres Destinos del Piruvato

• Al finalizar la glucólisis, el piruvato puede tomar 2 caminos:
  • En ambientes anaeróbicos (sin oxígeno) se producen fermentaciones.
  • En ambientes aeróbicos se produce una oxidación.
• Fermentación Láctica:
  • Ruta metabólica anaerobia en el citoplasma, donde se oxida la glucosa para obtener energía y lactato o ácido láctico.
• Fermentación Alcohólica:
  • Ocurre en ausencia de oxígeno en el citoplasma.
  • Se libera dióxido de carbono y la molécula de piruvato se descompone en acetaldehído, que produce etanol.

Oxidación

• Proceso que requiere oxígeno y ocurre en la mitocondria.
• Se libera dióxido de carbono y participan las coenzimas NAD y CoA-SH.
• El producto es Acetil coenzima, considerado el punto de partida del ciclo de Krebs.