La glucólisis es un proceso químico que permite la respiración y el metabolismo celular, específicamente por medio de la descomposición de la glucosa.
En este artículo veremos con más detalle qué es y para qué sirve la glucólisis, así como sus 10 fases de acción.
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¿Qué es la glucólisis?
El término “glucólisis” se compone del griego “glycos” que significa “azúcar”, y “lysis” que quiere decir “ruptura”. En este sentido, la glucólisis es el proceso por medio del cual se modifica la composición de la glucosa para extraer energía suficiente en beneficio de las células. De hecho no sólo actúa como fuente de energía, sino que repercute en la actividad celular de distintas formas, sin generar energía adicional necesariamente.
Por ejemplo, produce un rendimiento alto de las moléculas que permiten el metabolismo y la respiración celular tanto aeróbica como anaeróbica. A grandes rasgos, la aeróbica es un tipo de metabolismo que consiste en extraer energía de moléculas orgánicas a partir de la oxidación de carbono mediante oxígeno. En la anaeróbica el elemento utilizado para lograr la oxidación no es el oxígeno sino el sulfato o bien el nitrato.
A su vez, la glucosa es una molécula orgánica compuesta por una membrana de 6 anillos que se encuentra en la sangre, y que es generalmente resultado de la transformación de los carbohidratos en azúcares. Para poder entrar en las células, la glucosa viaja por las proteínas encargadas de transportarla desde el exterior de la célula hacia el citosol (fluido intracelular es decir, el líquido que se encuentra en el centro de las células).
Mediante la glucólisis, la glucosa se convierte en un ácido llamado “pivúrico” o “piruvato” que tiene un papel muy importante en la actividad bioquímica. Este proceso ocurre en el citoplasma (la parte de la célula que se encuentra entre el núcleo y la membrana). Pero para que la glucosa llegue a convertirse en piruvato, debe ocurrir un mecanismo químico muy complejo compuesto por distintas fases.
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Sus 10 fases
La glucolisis es un proceso que ha sido estudiado desde la segunda década del siglo XIX, cuando los químicos Louis Pasteur, Eduard Buchner, Arthur Harden y William Young comenzaron a detallar el mecanismo de la fermentación. Estos estudios permitieron conocer el desarrollo y distintas formas de reacción en la composición de las moléculas.
Se trata de uno de los mecanismos celulares más antiguos, y es así mismo la forma más veloz de obtener energía y de metabolizar los carbohidratos. Para esto es necesario que ocurran 10 reacciones químicas diferentes, divididas en dos grandes fases. La primera de ellas consiste en gastar energía mediante la transformación de la molécula de glucosa en dos moléculas distintas; mientras que la segunda fase es la obtención de energía mediante la transformación de las dos moléculas generadas en la etapa anterior.
Dicho esto veremos a continuación las 10 fases de la glucólisis.
1. Hexoquinasa
El primer paso en la glucólisis consiste en convertir la molécula D-glucosa en una molécula glucosa-6-fosfato (molécula de glucosafosforilada en el carbono 6). Para generar esta reacción es necesario que participe una enzima conocida como Hexoquinasa, y tiene la función de activar la glucosa de manera que sea posible usarla en procesos posteriores.
2. Fosfoglucosa isomerasa (Glucosa-6 P isomerasa)
La segunda reacción de la glucólisis es la transformación de la glucosa-6-fosfato en fructosa-6-fosfato. Para ello debe actuar una enzima que se llama fosfoglucosa isomerasa. Esta es la fase de definición de la composición molecular que permitirá consolidar la glucólisis en las dos etapas que siguen.
3. Fosfofructoquinasa
En esta fase, la fructosa-6-fosfato se convierte en fructosa 1.6-bifosfato, por medio de la acción de la fosfofructoquinasa y magnesio. Se trata de una fase irreversible, lo que genera que la glucólisis comience a estabilizarse.
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4. Aldolasa
Ahora la fructosa 1.6-bifosfato se divide en dos azúcares de tipo isómero, es decir, dos moléculas con la misma fórmula, pero cuyos átomos están ordenados de manera distinta, con lo cual tienen también propiedades distintas. Los dos azúcares son dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y gliceraldehído 3-fosfato (GAP), y la división ocurre por la actividad de la enzima aldolasa.
5. Trifosfato isomerasa
La fase número 5 consiste en reservar el fosfato de gliceraldehído para la siguiente etapa de la glucólisis. Para esto es necesario que actúe una enzima llamada trifosfato isomerasa dentro de los dos azúcares obtenidos en la etapa anterior (dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído 3-fosfato). Aquí es donde termina la primera de las grandes etapas que describimos a inicio de esta numeración, cuya función es generar el gasto de energía.
6. Glyceraldehyde-3-phosphate Dehydrogenase
En esta fase inicia la obtención de energía (durante las 5 anteriores sólo se había gastado). Seguimos con los dos azúcares generados anteriormente y su actividad es la siguiente: producir 1.3-bisofosfoglicerato, por medio de agregar un fostato inorgánico al gliceraldehído 3-fosfato.
Para poder agregar este fosfato, la otra molécula (el gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa) debe deshidrogenarse. Esto significa que comienza a aumentar la energía del compuesto.
7. Fosfoglicerato quinasa
En esta fase hay otra transferencia de un fosfato, para poder formar adenosina trifosfato y 3-fosfoglicerato. Es la molécula 1,3-bisfosfoglicerato la que recibe un grupo de fosfato de parte de la fosfoglicerato quinasa.
8. Fosfoglicerato mutasa
De la reacción anterior se obtuvo 3-fosfoglicerato. Ahora es necesario generar 2-fosfoglicerato, por medio de la acción de una enzima llamada fosfoglicerato mutasa. Está última reubica la posición del fosfato del tercer carbono (C3) hacia el segundo carbono (C2), y se obtiene así la molécula esperada.
9. Enolasa
Una enzima llamada enolasa se encarga de eliminar la molécula de agua del 2-fosfoglicerato. De esta manera se obtiene el precursor del ácido pirúvico y nos acercamos al final del proceso de glucólisis. Este precursor es el fosfoenolpiruvato.
10. Piruvato kinasa
Finalmente, ocurre una transferencia de fósforo del fosfoenolpiruvato al adenosín difosfato. Está reacción ocurre por acción de la enzima piruvato kinasa, y permite que la glucosa termine de transformarse en ácido pirúvico.
Referencias bibliográficas:
- Glycolysis-10 steps explained steps by steps with diagram (2018). MicrobiologyInfo.com. Recuperado 26 de septiembre de 2018. Disponible en https://microbiologyinfo.com/glycolysis-10-steps-explained-steps-by-steps-with-diagram/.
