Glucólisis

Te explicamos qué es la glucólisis, sus fases, funciones e importancia en el metabolismo. Además, qué es la gluconeogénesis.

¿Qué es la glucólisis?

La glucólisis o glicólisis es una serie de diez reacciones químicas que componen la ruta metabólica inicial para la degradación de carbohidratos dentro de las células.

El piruvato es un compuesto clave para poder fabricar mucho más ATP dentro de la mitocondria. Durante la glucólisis, las moléculas de glucosa (que tienen un esqueleto formado por seis átomos de carbono) se rompen en moléculas de piruvato (compuestas por tres átomos de carbono).

Entonces, la glucólisis transforma cada glucosa en dos piruvatos, mediante 10 reacciones de oxidación consecutivas. Luego, la molécula de piruvato ingresa en las mitocondrias, donde continúa liberando energía en otra serie de reacciones dependientes del oxígeno. Este último proceso se conoce como respiración celular.

La glucólisis implica cierto gasto de energía química por parte de la célula pero, al completarse, se produce una ganancia. El ATP (adenosín trifosfato) es una molécula de almacenamiento de energía química. Para obtener piruvato a partir de glucosa se necesita romper dos moléculas de ATP, y al final del proceso se obtienen cuatro.

El oxígeno no es un elemento necesario para la glucólisis. Sin embargo, sí lo es para el proceso de respiración celular, que comienza luego de romper la glucosa en dos moléculas de piruvato y que se da dentro de la mitocondria de la célula. 

La velocidad de reacción de la glucólisis es tan alta que siempre fue difícil estudiarla. Fue descubierta formalmente en 1940 por Otto Meyerhoff. Usualmente se nombra esta ruta metabólica a través de los apellidos de los mayores aportantes a su descubrimiento: la ruta Embden-Meyerhoff-Parnas.

La palabra «glucólisis» viene del griego glycos, “azúcar”, y lysis, “ruptura”.

• Ver además: Metabolismo

¿Qué es la glucosa?

La glucosa es un tipo de hidrato de carbono simple. Se dice que es un monosacárido, para diferenciarla de los polisacáridos, es decir, los azúcares más complejos, compuestos por muchas moléculas simples unidas.

Por ejemplo, el almidón es un polisacárido compuesto por muchos monosacáridos de glucosa. Cuando consumimos almidón (en la papa, el arroz o las harinas), este se degrada en el tubo digestivo hasta liberar a todos los monosacáridos que lo componen. De esta manera, la glucosa queda disponible para ser absorbida por el intestino. Luego se transporta por la sangre y es incorporada por las diferentes células de nuestro organismo.

Las células deben romper la molécula de glucosa para obtener energía que puedan utilizar para otras reacciones químicas.

Fases de la glucólisis

La glucólisis es una serie de diez reacciones químicas en las que existe una ganancia neta de energía en forma de dos moléculas de ATP. Sin embargo, este proceso requiere que la célula invierta una cierta cantidad de energía inicial.

El ATP, o adenosín trifosfato, es una molécula simple que contiene enlaces de alta energía. Cuando estos enlaces se rompen, liberan una cantidad de energía química que puede ser utilizada en otras reacciones. La mayor parte de la energía de una célula proviene del ATP, que la utiliza para hacer distintos trabajos (desde fabricar proteínas hasta dividirse por mitosis). El ATP es considerado una unidad de energía bioquímica.

Las reacciones químicas que componen la glucólisis se pueden dividir en dos etapas: una con gasto de energía y otra con ganancia.

Primera etapa: gasto de energía

En la primera etapa, las reacciones de glucólisis implican gasto de energía en forma ATP. En esta primera fase, la molécula de glucosa pasa por una serie de reacciones hasta obtener dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato (una molécula de bajo rendimiento energético). En ese camino se consumen dos unidades de energía bioquímica (ATP).

Durante el proceso se forman azúcares de seis carbonos con grupos fosfato, que son inestables. Luego se dividen y finalmente se obtiene como resultado dos moléculas semejantes, con un esqueleto de tres carbonos cada una.

A pesar de tener la misma estructura, una de ellas es distinta, por lo que adicionalmente es tratada con enzimas (isomerasas) para hacerla idéntica a la otra, y obtener así dos compuestos idénticos. Todo ello ocurre en una cadena de reacciones de cinco pasos. En la siguiente etapa se duplicará la energía obtenida gracias a esta inversión inicial.

Segunda etapa: obtención de energía

En la segunda etapa, las reacciones de glucólisis implican obtención de energía en forma cuatro moléculas de ATP y dos moléculas de piruvato. En esta segunda fase, cada una de las dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato pasa por una serie de reacciones hasta transformarse enpiruvato.

En este camino metabólico, se conserva el esqueleto de tres carbonos, pero se pierden “grupos fosfato”. Las dos moléculas de gliceraldehído-3 fosfato- atraviesan un proceso en el cual sus grupos fosfato se transfieren hacia moléculas de ADP (adenosín difosfato), para transformarlas en ATP.

Se obtiene un total de cuatro moléculas de ATP.

Funciones de la glucólisis

La principal función de la glucólisis es dar el primer paso en el catabolismo de la glucosa, con el fin de obtener energía química en forma de molécula de ATP.

Tanto el ATP como el piruvato que surgen como resultado de la glucólisis son compuestos de alta energía química, que pueden ser utilizados dentro de la célula para realizar otros procesos. Cuando el piruvato ingresa a la mitocondria, participa en otra ruta metabólica, llamada respiración celular, en la cual se fabrican muchas más moléculas de ATP. Por lo tanto, la glucólisis sirve de proveedor de piruvato para el proceso de respiración celular de la mitocondria.

Como la energía obtenida de la glucólisis no requiere de la presencia de oxígeno, este proceso tiene especial relevancia en condiciones de anaerobiosis (ausencia de oxígeno). Los procesos que se dan dentro de la mitocondria, en cambio, sí lo requieren.

Gracias al ATP, numerosas formas de vida consiguen la energía para subsistir o para disparar procesos químicos mucho más complejos. La glucólisis existe tanto en organismos procariotas como eucariotas. Sin embargo, la ruta metabólica posterior ocurre de manera diferente.

Importancia de la glucólisis

La glucólisis es un proceso fundamental en el campo de la bioquímica. Por un lado, tiene una gran importancia evolutiva, ya que es la reacción base para la vida cada vez más compleja y para el sostén de la vida celular. Por otro lado, su estudio revela detalles sobre las diversas rutas metabólicas existentes y sobre otros aspectos de la vida de nuestras células.

Por ejemplo, estudios recientes en universidades de España y el Hospital Universitario de Salamanca detectaron vínculos entre la supervivencia neuronal en el cerebro y el incremento de la glucólisis a la que las neuronas se pueden encontrar sometidas. Esto podría ser clave en la comprensión de enfermedades como el mal de Parkinson o el mal de Alzheimer.

Glucólisis y gluconeogénesis

Mientras que la glucólisis es la ruta metabólica que rompe la molécula de glucosa para obtener energía, la gluconeogénesis es una ruta metabólica que emprende el camino contrario: la construcción de una molécula de glucosa a partir de precursores no glucídicos, o sea, no vinculados para nada con los azúcares.

Este proceso es casi exclusivo del hígado (90 %) y los riñones (10 %), y aprovecha recursos como aminoácidos, lactato, piruvato, glicerol y cualquier ácido carboxílico como fuente de carbono. En ausencia de glucosa, como cuando estamos en ayunas, el organismo se mantiene estable y funcionando durante un período prudencial, mientras duren las reservas de glucógeno en el hígado.

Sigue con:

Referencias

• De Robertis, E.Fundamentos de biología celular y molecular. Edición 4º.El ateneo (2010).
• Marieb, E. Anatomía y fisiología humana. Edición 9º. PEARSON EDUCACIÓN. (2008).