los Glucólisis contiene en los seres humanos y en casi todos los organismos multicelulares una descomposición controlada biocatalíticamente de azúcares simples como la D-glucosa.
El proceso de degradación y conversión de glucosa en piruvato tiene lugar en diez pasos sucesivos y puede tener lugar igualmente en condiciones aeróbicas y anaeróbicas.
La glucólisis se utiliza para generar energía y el piruvato proporciona una primera etapa preliminar para la síntesis bioquímica de ciertas sustancias. La descomposición de carbohidratos de mayor calidad (azúcares múltiples) también pasa por la glucólisis después de descomponerse en azúcares simples.
¿Qué es la glucólisis?
La glucólisis es un proceso metabólico central para la descomposición del azúcar simple D-glucosa y tiene lugar dentro de las células en el citosol, la parte líquida del plasma celular. El proceso de degradación tiene lugar en 10 pasos individuales sucesivos controlados enzimáticamente. Los productos finales del balance total de la glucólisis por molécula de glucosa son 2 moléculas de piruvato, 2 nucleótidos de ATP y 2 nucleótidos de NADH.
Los 10 pasos individuales se pueden dividir en dos fases, la fase de preparación del paso 1 al paso 5 y la fase de amortización del paso 6 al 10. La fase de preparación es energéticamente negativa para el metabolismo, por lo que la energía debe suministrarse en forma de 2 ATP. Solo la fase de amortización es energéticamente positiva, de modo que, en conjunto, hay una ganancia de energía en forma de 2 nucleótidos ATP y 2 nucleótidos NADH.
En los dos primeros pasos de la glucólisis, se transfieren a la glucosa 2 grupos fosfato, que provienen de 2 nucleótidos de ATP (trifosfato de adenosina) y que se convierten en nucleótidos de ADP (difosfato de adenosina).
Si bien la glucólisis hasta la formación del piruvato es independiente de si prevalecen las condiciones óxicas (aeróbicas) o anóxicas (anaeróbicas), el metabolismo posterior del piruvato depende de si hay oxígeno disponible o no. Sin embargo, estrictamente hablando, los procesos posteriores de descomposición y conversión ya no pertenecen a la glucólisis.
Función y tarea
La glucólisis es uno de los procesos metabólicos centrales más importantes y frecuentes que tienen lugar dentro de una célula. La tarea y función de la glucólisis consiste en el metabolismo energético y material del azúcar simple D-glucosa.
El ATP, que se obtiene como parte del metabolismo energético con la adición de energía y la transferencia de un grupo fosfato a un nucleótido ADP, sirve como portador y proveedor de energía. La ruta a través del ATP tiene la ventaja de que la energía se almacena brevemente y no se pierde por disipación de calor. Además, el ATP se puede llevar al lugar donde se necesita la energía en distancias cortas.
La glucólisis energéticamente positiva también proporciona piruvato a la célula. Puede introducirse en el ciclo del ácido cítrico y la subsiguiente cadena respiratoria "consumiendo" oxígeno en condiciones óxicas en las mitocondrias de las células para una mayor generación de energía, o puede utilizarse como material de partida para la síntesis de las sustancias necesarias.
Los principales productos de degradación del ciclo del ácido cítrico son el CO2 (dióxido de carbono) y el H2O (agua). La energía liberada durante el proceso de oxidación se utiliza en la cadena respiratoria para fosforilar el ADP en ATP y, por lo tanto, se almacena durante un breve período de tiempo.
La descomposición completa de la glucosa en agua y dióxido de carbono con la adición de oxígeno es energéticamente más productiva, pero tiene la desventaja de que solo puede tener lugar en condiciones óxicas, es decir, en condiciones en las que el oxígeno molecular está disponible en cantidades suficientes. Cuando se requiere un alto rendimiento de los músculos esqueléticos, el suministro de oxígeno a las células musculares es demasiado lento, por lo que tienen que extraer la energía necesaria de la glucólisis.
Otra ventaja de la glucólisis es su alta velocidad de proceso, que es muchas veces la velocidad de conversión dentro del ciclo del ácido cítrico.
Enfermedades y dolencias
La glucólisis representa uno de los procesos metabólicos más antiguos y estables de los organismos vivos en términos evolutivos. La glucólisis probablemente se formó como uno de los procesos metabólicos básicos hace 3.500 millones de años, mucho antes del desarrollo de los organismos multicelulares, porque todos los organismos son capaces de glucólisis y la utilizan para generar energía.
Solo se conocen unos pocos trastornos o enfermedades que están explícitamente asociados con un trastorno de glucólisis. Las alteraciones en el proceso de glucólisis provocan principalmente efectos graves en los glóbulos rojos (eritrocitos).
Debido a que no contienen mitocondrias, dependen del suministro de energía a través de la glucólisis. Si se altera el suministro de energía, se produce hemólisis, es decir, las membranas de los eritrocitos se disuelven y la hemoglobina pasa directamente al suero. Suele haber una deficiencia en la enzima piruvato quinasa, por lo que se interrumpe el proceso de glucólisis.
Otra causa que conduce a síntomas similares se puede encontrar en los propios eritrocitos si no tienen la enzima necesaria KKR (isoenzima de piruvato quinasa).
La enfermedad de Tarui (enfermedad de Tarui) es una de las pocas enfermedades que interrumpen directamente el proceso de glucólisis. Es una enfermedad por almacenamiento de glucógeno. El cuerpo convierte temporalmente el exceso de glucosa en el suero sanguíneo en azúcar polimérico (glucógeno), que luego se convierte nuevamente en glucosa si es necesario, para ser metabolizada a través de la glucólisis.
En el caso de la enfermedad de Tarui, un defecto genético hereditario conduce a una deficiencia de fosfofructoquinasa, una enzima que causa la fosforilación y conversión de glucosa en fructosa-1,6-bifosfato (tercer paso en la glucólisis). La deficiencia de la enzima hace que la glucólisis se interrumpa, por lo que los músculos esqueléticos no reciben la energía adecuada.Se desarrollan espasmos musculares dolorosos y anemia hemolítica, la ruptura de la membrana de los glóbulos rojos.
