Glucólisis

GLUCÓLISIS

- Serie de 10 pasos catalizados por enzimas en las cuales las moléculas de glucosa de 6C se degradan a piruvato de 3C. 

- Ruta de 10 pasos que convierete una molécula de glucosa en 2 moléculas de piruvato, con la generación de 2 moléculas de ATP. Las 10 reacciones entre la glucosa y el piruvato pueden considerarse como 2 fases distintas: 

• Fase de inversión de energía: En la que se sintetizan azúcares fostato a costa de 2 equivalentes de ATP (que se convierten en ADP) y el sustrato de 6C se desdobla en 2 azúcares fosfato de 3C -> Primeras 5 reacciones.
• Fase de generación de energía: En la que 2 triosas fosfato se convierten en compuestos de gran energía que transfieren 4 moles de fosfato al ADP dando lugar a 4 moles de ATP -> Últimas 5 reacciones. 

- Otro nombre: Vía de Embden-Meyerhof

- En las células eucariontas se produce en el citosol y en las mitocondrias tiene lugar la oxidacón del piruvato.

- Se lleva a cabo en todas las células del organismo. En el citoplasma de c/u. 

- Tejidos donde actúa: 

• Hexoquinasa: Todas las células
• Glucoquinasa: Células del páncreas y hígado

- Es una vía que permite obtener ATP a las células de animales.

- La ecuación neta para la glucolisis es:

 Glucosa+2NAD+2ADP+2Pi --------> 2 Piruvato + 2 NADH+ 2 ATP+2H+2H2O

- Hay 2 tipos de glucólisis: 

• Aerobica: Con presencia de Oxígeno
• Anaerobica: Ausencia de Oxígeno

Productos de la glucólisis 

Glucosa --------> 2 Piruvato

2 ADP ----------> 2 ATP 

2 NAD ----------> 2 NADH

La estrategia química de la glucólisis puede condensarse en 3 procesos: 

1. Adición de grupos fosforilo a la glucosa, para dar compuestos con un bajo potencial de transferencia de grupo fosfato = cebado. 
2. Conversión química de estos intermediarios con un bajo potencial de transferencia de un grupo fosfato.
3. Acoplamiento químico de la hidrólisis que produce energía de estos compuestos de alto potencial de transferencia de grupo fosfato, con la síntesis de ATP mediante la transferencia del grupo fosfato al ADP. 

Reacciones:

Reacción 1 (células atrapan la glucosa). Primera inversión de ATP.

- La glucosa se fosforila y se obtiene Glucosa-6-fosfato (G6P).
- Las enzimas son la hexoquinasa o glucoquinasa (depende del tejido).
- Estas consumen moléculas de ATP por ser del grupo "quinasa". 
- Al utilizar el ATP nos quedará ADP.
- Reacción irreversible 

Empezamos con la fosforilación de la glucosa dependiente del ATP, catalizada por la hexoquinasa. La ruta habitual de captación y fosforilación de glucosa es el sistema fosfoenolpiruvato. Este sistema, acopla la fosforilación de la glucosa a su traslado a través de la membrana citoplásmatica. La energía para impulsar estos 2 procesos acoplados la proporciona el fosfoenolpiruvato (PEP). La glucosa 6-fosfato, ahora en el citoplasma, entra directamente en la glucólisis en la rección 2.

Reacción 2: Isomerización de la glucosa-6-fosfato.

- La glucosa-6-fosfato se convertirá en fructosa-6-fosfato por una isomeraza (enzima).
- Esta acción es reversible ya que la fructosa-6-fosfato puede volver a glucosa-6-fosfato y viceversa. 

Catalizada por la glucosa-6-fosfato isomerasa (llamada también fosfoglucoisomerasa), es la isomerización fácilmente reversible de la aldosa, la glucosa-6-fosfato (G6P), a la correspondiente cetosa, la fructosa-6-fosfato (F6P). Esta reacción se produce a través de un intermediarion enediol. 

Reacción 3: Segunda inversión de ATP

- La Fructosa 6 fosfato, pasa a ser Fructosa 1, 6 bifosfato.

- La enzima que trabaja aquí es muy importante porque ayuda en la regulacion de la glucólisis. Su nombre es la Fosfofructoquinasa y se consume a ATP.

- Esta reaccion no es reversible.

La fosfofructoquinasa cataliza una segunda fosforilación dependiente de ATP para producir un derivado de hexosa, la fructosa-1, 6-bifosfato (FBP), fosforilada en ambos carbonos 1 y 6. La fosfofructoquinasa es una enzima alostérica cuya actividad es muy sensible a la situación energética de la célula. Las interacciones con efectores alostéricos activan o inhiben la PFK. Esta regulación aumenta el flujo de carbono a través de la glucólisis cuando existe una necesidad de generar + ATP y lo inhibe cuando la célula contiene dépositos abundantes de ATP o sustrato oxidables.  

NOTA: Si tenemos mucho ATP va a inhibir a la fosfofructoquinasa 1 y no funcionará. Para producir más ATP habrá otra enzima llamada fosfofructoquinasa 2, que convertirá a la F6P en fructosa 2 6 bifosfato y activará de nuevo a la fosfofructoquinasa 1. 

Reacción 4

- Fructosa 1, 6 bifosfato se convertirá en 2 moléculas (triosas): 

Catalizada por la fructosa 1, 6 bifosfato aldolasa, a la que se denomina habitualmente aldolasa. En esta reacción se produce la "ruptura del azúcar" al que se refiere el termino glucólisis, puesto que el compuesto de 6C, fructosa 1,6 bifosfato, se escinde para dar lugar a 2 intermediarios de 3 carbonos, el gliceraldehído-3-fosfato y la dihidroxiacetona fostato (DHAP).

Reacción 5: Isomerización de la dihidroxiacetona fosfato

- Los productos de las reacciones de la aldosa son compuestos de tres carbonos fosforilados, pero solo uno de ellos – el gligeraldehido 3-fostato – procede por el resto de la vía.

-

Catalizada por la triosa fosfato isomerasa, es la conversión de uno de los 2 azúcares fosfato de 3C, la dihidroxiacetona fosfato (DHAP), en el otro, el gliceraldehído-3-fosfato (G3P). La isomerización de la dihidroxiacetona fosfato tiene lugar a través de un intermediario enediol. En este punto, la glucólisis ha gastado 2 moléculas de ATP y ha convertido un azúcar hexosa en 2 moléculas de gliceraldehído-3-fosfato, cada una de las cuales se metabolizará para producir compuestos de potencial de transferencia de fosfato elevado, que pueden impulsar la síntesis de ATP. 

Fase 2
Reacción 6: Generación del primer compuesto de energía elevada

- En la sexta reacción de la glucolisis el gliceraldehído 3- fosfato se oxida y se fosforila:

Catalizada por la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa, genera el primer intermedio de potencial de transferencia de fosfato elevado, porque genera un par de equivalentes reductores. La reacción 6 comporta una oxidación de 2 electrones de carbono del gliceraldehído-3-fosfato a nivel de carboxilo. 

Reacción 7: Primera fosforilación a nivel de sustrato.
- Es una reacción reversible, catalizada por la fosfogliceratocinasa. Esta reacción produce fosforilación a nivel de sustrato, forma un ATP a partir de un ADP (conseguido del citoplasma) y un Pi (que ya tiene el sustrato).

La cataliza la fosfoglicerato quinasa. La gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa y la fosfoglicerato quinasa están acopladas termodinámicamente. Con 2 reacciones consecutivas, la energía de la oxidación de un aldehído a un ácido carboxílico se conserva en forma de ATP. En este punto, el rendimiento neto de ATP en la ruta glicolítica es cero. La ruta pasa a ser exergónica. Ello comporta una activación del fosfato restante que, en el 3-fosfoglicerato (3PG), tiene un potencial de transferencia de fosfato relativamente bajo. 

Reacción 8: Preparación para la síntesis del siguiente compuesto de energía elevada 

- Esta reacción reversible es de isomerización y es catalizada por la enzima fosfoglicerato mutasa. 
La activación del 3-fosfoglicerto se inicia con una isomerización catalizada or la fosfoglicerato mutasa. La enzima transfiere el fosfato de la posición 3 a la 2 del sustrato para dar 2-fosfoglicerato. En el primer paso de la reacción se transfiere el fosfato desde la enzima al sustrato para formar un intermedio, el 2,3-bifosfoglicerato. La transferencia del fosfato de C-3 al lugar activo de le enzima regenera la enzima fosforilada y forma el producto que se libera. 

Reacción 9: Síntesis del segundo compuesto de energía elevada 

- Es reversible y consiste en la deshidratación del 2-fosfoglicerato para formar fosfoenolpiruvato. Esta reacción es catalizada por la enolasa.

Catalizada por la enolasa, genera fosfoenolpiruvato (PEP), el PEP participa en la segunda reacción de fosforilación a nivel de sustrato. 

Reacción 10: Segunda fosforilación a nivel de sustrato 

- Es irreversible y catalizada por la piruvatocinasa.
- Esta produce una fosforilación a nivel de sustrato, ya que se aprovecha de el potencial alto de transferencia de un grupo fosforilo del fosfoenolpiruvato para formar ATP a partir de ADP y Pi (fosfato inorgánico). 

Catalizada por la piruvato quinasa, el fosfoenolpiruvato transfiere su grupo fosforilo al ADP en otra fosforilación a nivel de sustrato.