Las 10 reacciones que convierten glucosa en energía | Glucólisis

Introducción

0:00Este hermoso perro recibe diariamente una porción de caldo de pollo lleno de muchísimas proteínas y azúcares. Entre estos azúcares se encuentra uno muy especial, la glucosa, que es la pieza clave con la que comienza una de las vías metabólicas más importantes de todas, la glucólisis. La mayoría de los seres vivos, desde los animales hasta las plantas y las bacterias, están llevando a cabo la glucólisis todo el tiempo.

0:27Esto está haciendo la glucólisis. Y esto también. Y sí, hasta esto está haciendo glucólisis. Por último, claro que las células de tu cuerpo también están en acción. En este mismo momento, mientras escuchas, ellas están trabajando arduamente descomponiendo glucosa a través de la glucólisis para producir energía.

Historia: de Embden a Parnas

0:48Te contaré un poco sobre cómo se fue descubriendo esta vía. A principios del siglo XX, la investigación sobre cómo las células obtenían energía de la glucosa avanzaba rápidamente. Gustav Embden, a principios de los años 1910 y 1920, fue uno de los primeros en descubrir los pasos clave del proceso en las células musculares.

1:08Su trabajo reveló varias reacciones en la descomposición de la glucosa, sentando las bases de lo que más tarde sería la glucólisis. Otto Meyerhof, trabajando en los años 1920, profundizó en la reacción entre el metabolismo del ácido láctico y el consumo de oxígeno en el músculo, mostrando cómo la energía se producía en condiciones anaeróbicas.

1:28En 1922 recibió el premio Nobel de Fisiología o Medicina por sus descubrimientos sobre el metabolismo muscular. Finalmente, Jakub Karol Parnas, en los años 1930, contribuyó al estudio detallado de las enzimas que regulan la glucólisis, completando el esquema de la vía metabólica. Juntos, sus trabajos dieron lugar a lo que ahora se conoce como la vía Embden-Meyerhof-Parnas, o simplemente glucólisis.

Qué es la glucólisis

1:54Pero ahora vamos con lo importante. ¿Qué es la glucólisis? Como puedes imaginar, gluco viene de la palabra glucosa, el azúcar que está en muchos alimentos, y lisis significa degradación o ruptura. Así que ahí lo tenemos, la glucólisis es una vía metabólica en la que se descompone la glucosa para generar energía. Te presento a la glucólisis, y aunque parezca complicada, no le tengas miedo, ya que ya estoy yo para explicarte todos los detalles.

2:21Cuenta con 10 reacciones, cada una muy importante, y el producto final de toda esta maraña de reacciones es el piruvato, recuérdalo muy bien. Las primeras cinco reacciones son conocidas como la fase de inversión o la fase preparatoria, ya que es donde se gasta un adenosín trifosfato o ATP en la primera reacción y otro en la tercera reacción.

Fase de inversión (reacciones 1-5)

2:41Si es que no tienes muy claro qué es el ATP, puedes imaginarlo como una batería que es capaz de cargarse y descargarse. Cuando la célula necesita energía, descarga una molécula de adenosín trifosfato convirtiéndola en adenosín difosfato. Simplemente observa la diferencia entre las dos moléculas. El ATP tiene tres fósforos y el ADP solamente dos.

3:02Las últimas cinco reacciones son conocidas como la fase de generación o de recompensa, ya que aquí no solo se recuperan los ATPs invertidos en la primera fase, sino que aparte se generan dos totalmente nuevos, dejándonos con una ganancia neta de dos ATPs por cada molécula de glucosa que pasa por esta vía. La glucólisis se lleva a cabo en el citoplasma de las células y no requiere oxígeno para que pueda ocurrir, por lo que incluso los organismos anaerobios, como ciertas bacterias, son capaces de usar la glucólisis a su favor.

3:30Es tiempo de explicarte una a una las reacciones que conforman esta vía. En la primera reacción, la glucosa es transformada a glucosa 6-fosfato por medio de la enzima hexoquinasa, la cual usa magnesio como cofactor. Esta reacción requiere energía en forma de ATP, que se utiliza para agregar un grupo fosfato a la glucosa.

3:51Después, la glucosa 6-fosfato es transformada por la enzima fosfoglucosa isomerasa, convirtiéndose en fructuosa 6-fosfato. La fructuosa 6-fosfato es convertida en fructuosa 1,6-bifosfato por la acción de la enzima fosfofructoquinasa 1 o PFK1, igualmente usando magnesio como cofactor.

4:12Esta reacción también requiere de un ATP. Aquí, la célula se compromete a seguir adelante con la glucólisis, ya que la PFK1 regula la velocidad del proceso. La fructuosa 1,6-bifosfato se divide en dos moléculas de tres carbonos, dihidroxiacetona fosfato, o DHAP, y gliceraldehído 3-fosfato, o G3P, mediante la acción de la enzima fructuosa bisfosfato aldolasa.

4:36Solo el gliceraldehído 3-fosfato puede continuar en la glucólisis, por lo que la dihidroxiacetona fosfato es convertida en gliceraldehído 3-fosfato por la enzima triosa fosfato isomerasa, permitiendo que ambas moléculas avancen por la vía. Ahora tenemos dos moléculas de gliceraldehído 3-fosfato, por lo que la segunda fase se lleva a cabo dos veces por cada glucosa degradada en la vía.

Fase de generación (reacciones 6-10)

4:59El gliceraldehído 3-fosfato se convierte en 1,3-bifosfoglicerato por la enzima gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa o GAPDH, en una reacción que genera NAD reducido a partir de NAD oxidado. El 1,3-bifosfoglicerato se convierte en 3-fosfoglicerato mediante la enzima fosfoglicerato quinasa, y aquí se produce ATP.

5:19Como hay dos moléculas de 1,3-bifosfoglicerato, se generan dos ATPs en este paso. La enzima fosfoglicerato mutasa convierte el 3-fosfoglicerato en 2-fosfoglicerato, moviendo el grupo fosfato de un carbono a otro. El 2-fosfoglicerato es deshidratado por la enzima enolasa, produciendo fosfoenolpiruvato, o PEP, una molécula de alta energía.

5:42En la última reacción, el fosfoenolpiruvato se convierte en piruvato gracias a la enzima piruvato quinasa, lo que genera dos moléculas más de ATP y dos moléculas de piruvato, una por cada fosfoenolpiruvato. En la glucólisis hay tres enzimas que se consideran las más importantes debido a su papel clave en las reacciones irreversibles de la vía, y también porque están altamente reguladas.

Regulación enzimática

6:05Estas enzimas son la hexoquinasa, que es inhibida por glucosa 6-fosfato, su propio producto, evitando que las células sigan captando y fosforilando glucosa cuando ya tienen suficiente. La fosfofructoquinasa 1 o PFK1, que es inhibida cuando hay altos niveles de ATP, ya que esto significa que la célula no necesita más producción de energía, evitando un gasto innecesario de glucosa.

6:28También es inhibida por altos niveles de citrato, un precursor del ciclo de Krebs, esto debido a que es una forma de indicar a la célula que tiene suficientes precursores energéticos. Es activada cuando hay altos niveles de adenosín monofosfato o adenosín difosfato, que son indicadores de baja energía en la célula. Esto promueve la glucólisis y la generación de energía.

6:49También es activada por la fructuosa 2,6-bifosfato. Este es un regulador alostérico que aumenta la actividad de la PFK1, asegurando que la glucólisis siga activa incluso cuando los niveles de ATP no son críticamente bajos. La piruvato quinasa se inhibe por ATP, por la misma razón que la PFK1. Se activa por fructuosa 1,6-bifosfato por medio de un mecanismo de alimentación hacia adelante, promoviendo que la glucólisis continúe una vez se ha producido fructuosa 1,6-bifosfato en las primeras etapas de la vía.

7:19Por último, también puede ser regulada a través de hormonas como la insulina, que activa la piruvato quinasa, mientras que el glucagón la inactiva. Ahora que conoces las 10 reacciones de la glucólisis, podrías preguntarte: ¿eso es todo lo que hace? Pues no. La glucólisis no solo convierte glucosa en piruvato, sino que también produce intermediarios clave para otras vías metabólicas esenciales.

Conexiones con otras vías metabólicas

7:42Por ejemplo, la glucosa 6-fosfato, el primer producto de la glucólisis, puede desviarse hacia la vía de las pentosas fosfato, donde genera NAD fosfato reducido, necesario para la biosíntesis de lípidos y la defensa antioxidante, y ribosa-5-fosfato, crucial para la síntesis de ADN y ARN. El 3-fosfoglicerato puede ser utilizado para formar los aminoácidos serina y glicina, que son fundamentales para la síntesis de proteínas.

8:08Los cofactores como el NAD reducido generados en la glucólisis son esenciales para la cadena de transporte de electrones, ayudando a producir más ATP en las mitocondrias o participando en reacciones de óxido-reducción en otras partes de la célula. El piruvato, por su parte, tiene varias rutas: puede convertirse en alanina mediante transaminación, puede ser fermentado para formar lactato o etanol bajo condiciones anaeróbicas, o bien transformarse en acetilcoenzima A, una molécula clave que alimenta el ciclo de Krebs para generar más energía o puede ser usada para la síntesis de ácidos grasos.

8:41Desde que eras un bebé ya eras un experto en hacer glucólisis, pero ahora incluso eres capaz de entenderla. Cómo da vueltas la vida, ¿no? Esto es todo por el video de hoy. Soy Suppah y no olvides hacer glucólisis. Adiós.