GLUCÓLISISDel griego glycos: azúcar y lysis: ruptura. Es el primer paso de la respiración, es una secuencia compleja de reacciones que se realizan en el citosol de la célula y por el cual la molécula de glucosa se desdobla en dos moléculas de ác. pirúvico.

Es el ciclo metabólico más difundido en la naturaleza, también se lo conoce como ciclo de Embden-Meyerhof . Se lo encuentra en los cinco reinos. Muchos organismos obtienen su energía únicamente por la utilización de este ciclo.

Recuerde que es el inicio de un proceso que puede continuar con la respiración celular (si existe oxígeno) o con la fermentación (en ausencia del oxígeno).

Esta catalizado enzimas que se encuentran en el citoplasma de la célula pero no en las mitocondrias y son las siguientes:

1. Hexoquinasa

2. Glucosa 6 fosfato isomerasa

3. Fosfofructoquinasa

4. Aldolasa

5. Triosa fosfato isomerasa

6. Gliceraldehido – 3 - fosfato deshidrogenasa

7. 3 - fosfoglicerato quinasa

8. Mutasa

9. Enolasa

10. Piruvato quinasa

COENZIMAS

Una coenzima es una pequeña molécula orgánica NO PROTEICO, que se une a una enzima y que es esencial para su actividad, pero que no sufre una alteración permanente en la reacción. La mayor parte de las coenzimas derivan de las vitaminas y cada tipo de coenzima tiene una función bioquímica concreta. Algunas son agentes de oxidorreducción,

otras facilitan la transferencia de grupos, entre otras actividades bioquímicas. Por lo tanto, las coenzimas son la forma activa de las vitaminas, como por ejemplo, la forma activa o coenzimática de la tiamina es el pirofosfato de tiamina (PPT), siempre y cuando la célula produzca ATP (adenosina trifosfato, molécula energética) y pueda fosforilar a la vitamina para convertirla en coenzima (su forma activa). El PPT es una coenzima transferasa, isomerasa y liasa, que interviene en varias reacciones de transferencia de grupos C2-aldehído y en las descarboxilaciones, como por ejemplo, del ácido pirúvico y del ácido alfa-cetoglutárico. Mecanismo de acción de las coenzimas.

El mecanismo de acción básico de las coenzimas es el siguiente:

1. La coenzima se une a un enzima.

2. La enzima capta su sustrato específico.

3. La enzima ataca a dicho sustrato, arrancándole algunos de sus átomos. En realidad la union de suatrato y enzima pruduce una nueva sustancia. Esta sustancia es inestable, lo que provoca su separación en diferentes partes: enzima, producto, y la forma gastada de la coenzima, que se quedo con algunos atomos por presentar mayor fuerza de atraccion molecular.

4. La enzima cede a la coenzima dichos átomos provenientes del sustrato.

5. La coenzima acepta dichos átomos y se desprende de la enzima.

6. La coenzima transporta dichos átomos y acaba cediéndolos, recuperando así su capacidad para aceptar nuevos átomos.

Este último paso es esencial para no agotar la dotación de coenzimas de una célula ya que las enzimas junto con las que actúa no pueden realizar la reacción química sin el concurso de su coenzima. las coenzimas no son nada específicas respecto a las enzimas a las que se unen, de modo que una misma coenzima puede unirse a un gran número de enzimas

distintas y es por ello que el número de coenzimas diferentes es relativamente bajo.

MOLECULAS IMPORTANTES EN LA GLUCOLISIS

1. NICOTINAMIDA ADENINA DINUCLEÓTIDO

La dinucleótido de nicotinamida adenina (abreviada NAD+ en su forma oxidada y NADH en su forma reducida) es una coenzima que contiene la vitamina B3 y cuya función principal es el intercambio de electrones e hidrogeniones en la producción de energía de todas las células.

El NAD+ interviene en múltiples reacciones metabólicas de óxido-reducción. Cuando una enzima oxida un substrato por deshidrogenación, los átomos de hidrógeno arrancados a dicho substrato son aceptados por la enzima NAD+; éste actúa como agente oxidante :

A-H2 + NAD+ → A + NADH+H+

Por tanto, el NADH es la forma reducida del NAD+. El NADH actúa como transportador de e- , para acabar cediéndolos. En el catabolismo aerobio, el NADH cede sus electrones al complejo NADH-deshidrogenasa (el primer elemento de la

cadena respiratoria) situado en la membrana interna de la mitocondria.

Las formas reducidas del NAD+ se obtienen de la glucólisis y ciclo de Krebs principalmente.

2. FLAVÍN ADENÍN DINUCLEÓTIDO

El flavín adenín dinucleótido o dinucleótido de flavina-adenina (abreviado FAD en su forma oxidada y FADH2 en su forma reducida) es un coenzima que interviene en las reacciones metabólicas.

El FAD es una molécula compuesta por una unidad de riboflavina (vitamina B2), unida a un pirofosfato (P-P), éste unido a una ribosa y ésta unida a una adenina. La función bioquímica general del FAD es oxidar los alcanos a alquenos, mientras que el NAD+ (un coenzima con simialr función) oxida los alcoholes a aldehídos o cetonas

3. ADENOSÍN TRIFOSFATO

Aunque son muy diversas las biomoléculas que contienen energía almacenada en sus enlaces, es el ATP la molécula que interviene en todas las transacciones de energía que se llevan a cabo en las células; por ella se la califica como "moneda universal de energía".

El ATP está formado por adenina, ribosa y tres grupos fosfatos, contiene enlaces de alta energía entre los grupos fosfato; al romperse dichos enlaces se libera la energía almacenada.

En la mayoría de las reacciones celulares el ATP se hidroliza a ADP, rompiéndose un sólo enlace y quedando un grupo

fosfato libre, que suele transferirse a otra molécula en lo que se conoce como fosforilación; sólo en algunos casos se rompen los dos enlaces resultando AMP + 2 grupos fosfato.

La contracción muscular (esquelética) sólo es posible utilizando la energía que es liberada al descomponerse el ATP (Adenosín trifosfato) bajo la acción de una enzima (ATPasa). En presencia de la ATPasa el ATP se descompone en ADP (Adenosín difosfato) más P (Fósforo) más ENERGIA (de esta última, una parte se utiliza al realizar trabajo y otra parte variable en su magnitud se pierde en forma de calor).

Las reservas de ATP en los músculos, apenas alcanzan para unas cuantas contracciones. Estas reservas deben ser mantenidas por generación continua de ATP, fenómeno que ocurre gracias a la combustión de los alimentos en presencia de oxígeno.

ESQUEMA GENERAL DE LA GLUCOLISIS

ETAPAS DE LA GLUCÓLISIS

La glucólisis se divide en dos partes principales y diez reacciones enzimáticas, que se describen a continuación.

1. Fase de gasto de energía (ATP)

Esta primera fase de la glucólisis consiste en transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de gliceraldehído.

Hasta el momento solo se ha consumido energía (ATP), sin embargo, en la segunda etapa, el gliceraldehído es convertido

a una molécula de mucha energía, donde finalmente se obtendrá el beneficio energetico final.

1er paso: Hexoquinasa

La primera reacción de la glucólisis es la fosforilación de la glucosa, para activarla (aumentar su energía) y así poder

utilizarla en otros procesos cuando sea necesario. Esta activación ocurre por la transferencia de un grupo fosfato del ATP, una reacción catalizada por la enzima hexoquinasa, la cual puede fosforilar (añadir un grupo fosfato) a moléculas

similares a la glucosa, como la fructosa y manosa.

La ventaja de fosforilar la glucosa es que la glucosa-6-fosfato no puede cruzar la membrana celular -a diferencia de la

Glucosa + ATP Glucosa-6-fosfato + ADP

glucosa-ya que en la célula no existe un transportador de G6P. De esta forma se evita la pérdida de sustrato energético

para la célula.

Técnicamente hablando, la hexoquinasa . utiliza de sustrato Mg, ya que este catión permite que el último fosfato del ATP

(fosfato gamma, γ-P o Pγ) sea un blanco más fácil para el ataque nucleofílico que realiza el grupo hidroxilo (OH) del

sexto carbono de la glucosa.

2o paso: Glucosa-6-P isomerasa

Éste es un paso importante, puesto que aquí se define la geometría molecular que afectará los dos pasos críticos en la glucólisis: El próximo paso, que agregará un grupo fosfato al producto de esta reacción, y el paso 4, cuando se creen dos

moléculas de gliceraldehido que finalmente serán las precursoras del piruvato.

En esta reacción, la glucosa-6-fosfato se isomeriza a fructosa-6-fosfato, mediante la enzima glucosa-6-fosfato isomerasa.

Glucosa-6-fosfato Fructosa-6-fosfato

3er paso: Fosfofructoquinasa

Fosforilación de la fructosa 6-fosfato en el carbono 1, con gasto de un ATP, a través de la enzima fosfofructoquinasa-1

(PFK1).. El nuevo producto se denominará fructosa-1,6-bifosfato.

4o paso: Aldolasa

Fructosa-1,6-bifosfato Dihidroxiacetona-fosfato +

Fructosa-6-fosfato + ATP Fructosa-1,6-bifosfato + ADP

Gliceraldehído-3-fosfato

La enzima aldolasa (fructosa-1,6-bifosfato aldolasa), mediante una condensación reversible, rompe la fructosa-1,6-bifosfato en dos moléculas de tres carbonos : dihidroxiacetona fosfato y

gliceraldehído-3-fosfato.

5o paso: Triosa fosfato isomerasa

Puesto que sólo el gliceraldehído-3-fosfato puede seguir los pasos restantes de la glucólisis, la otra molécula generada por la reacción anterior (dihidroxiacetona-fosfato) es isomerizada

(convertida) en gliceraldehído-3-fosfato.

Éste es el último paso de la "fase de gasto de energía". Sólo se ha consumido ATP en el primer paso (hexoquinasa) y

el tercer paso (fosfofructoquinasa-1). Cabe recordar que el 4to paso (aldolasa) genera una molécula de gliceraldehído-3-

fosfato, mientras que el 5to paso genera una segunda molécula de éste. De aquí en adelante, las reacciones a seguir

ocurrirán dos veces, debido a las 2 moléculas de gliceraldehído generadas de esta fase.

2. Fase de beneficio Energético

Dihidroxiacetona-fosfato Gliceraldehído-3-fosfato

6o paso: Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa

Esta reacción consiste en oxidar el gliceraldehído-3-fosfato utilizando NAD+ para añadir un ion fosfato a la molécula, la

cual es realizada por la enzima gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa o bien, GAP deshidrogenasa, y de ésta

manera aumentar la energía del compuesto. Mientras el grupo aldehído se oxida, el NAD+ se reduce . El NAD+ se reduce por

la incorporación de algún [H+] dando como resultado una molécula de NADH de carga neutra.

7o paso: Fosfoglicerato quinasa

NAD+   NADH+ Pi       + H+

Gliceraldehído-3-fosfato

deshidrogenasa

Gliceraldehído-3-fosfato

+ Pi + NAD+

1,3-Bisfosfoglicerat

o+ NADH + H+

ADP   ATP

Fosfoglicerato

quinasa

1,3-Bisfosfoglicerat

o+ ADP

3-Fosfoglicera

to+ ATP

La enzima fosfoglicerato quinasa transfiere el grupo fosfato de 1,3-bisfosfoglicerato a una molécula de ADP, generando así la

primera molécula de ATP de la vía. Como la glucosa se transformó en 2 moléculas de gliceraldehído, en total se

recuperan 2 ATP en esta etapa. Ésta manera de obtener ATP sin la necesidad de O2 se denomina fosforilación a nivel de

sustrato.

8o paso: Fosfoglicerato mutasa

Se isomeriza el 3-fosfoglicerato procedente de la reacción anterior dando 2-fosfoglicerato, la enzima que cataliza esta reacción es la fosfoglicerato mutasa. Lo único que ocurre

aquí es el cambio de posición del fosfato del C3 al C2.

9o paso: Enolasa

La enzima enolasa propicia la formación de un doble enlace en el 2-fosfoglicerato, eliminando una molécula de agua

formada por el hidrógeno del C2 y el OH del C3. El resultado es el fosfoenolpiruvato.

10o paso: Piruvato quinasa

Desfosforilación del fosfoenolpiruvato, obteniéndose piruvato y ATP. Reacción irreversible mediada por la piruvato quinasa.

PASO A PASO DE LA GLUCOLISIS

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GLUCONEOGÉNESIS

La gluconeogénesis es la ruta anabólica por la que tiene lugar la síntesis de nueva glucosa a partir de precursores no

glucosídicos (lactato, piruvato, glicerol y algunos aminoácidos). Se lleva a cabo principalmente en el hígado, y

en menor medida en la corteza renal.

La glucogénesis es estímulada por la hormona glucagón, secretada por las células α (alfa) de los islotes de Langerhans

del páncreas y es inhibida por su contrarreguladora, la hormona insulina, secretada por las células β (beta) de los islotes de Langerhans del páncreas, que estímula la ruta

catabólica llamada glucogenólisis para degradar el glucógeno almacenado y transformarlo en glucosa y así aumentar la

glucemia (azúcar en sangre).

El proceso de Glucogénesis, también conocido como síntesis de nueva glucosa.

La mitocondria es el orgánulo encargado de la respiración celular y la producción de ATP.

GLUCÓGENO

Glucógeno es un polisacárido, formado a partir de glucosa. En los animales, cuando la glucosa excede sus concentraciones

circulantes y no se utiliza como fuente de energía, se almacena en forma de glucógeno, preferentemente en hígado y músculo. La principal función del glucógeno, en el hígado, es

la de proporcionar glucosa cuando no está disponible de las fuentes dietéticas. En el músculo suministra aportes

inmediatos de combustible metabólico.

GLUCOGENOLISIS

Glucogenolisis es el proceso por el que los depósitos de glucógeno se convierten en glucosa. Si el aporte de glucosa

es deficiente, el glucógeno se hidroliza mediante la acción de enzimas.

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