¿Qué es necesario para que comience la glucólisis?

Glucólisis es el proceso de derivar energía en forma de ATP (trifosfato de adenosina) de la molécula de azúcar de seis carbonos glucosa (C₆H₁₂O₆). Esta serie de diez reacciones de fuego rápido ocurre en todas las células de la naturaleza. En organismos unicelulares como las bacterias, casi siempre es la única fuente de energía celular.

En organismos multicelulares como animales, plantas y hongos que tienen el equipo celular para usar oxígeno en sus reacciones, la glucólisis es solo el primer paso de la respiración celular. Por molécula de glucosa, la respiración celular en su conjunto produce 36 a 38 ATP, y la glucólisis sola produce sólo dos ATP.

Después de que una molécula de glucosa se difunde en una célula a través de la membrana celular, tiene un par de grupos fosfato unidos a ella en el transcurso de su reordenamiento. Luego se divide en dos, y las moléculas idénticas de tres carbonos resultantes eventualmente se convierten en piruvato. La ganancia neta de la glucólisis es de dos ATP.

En un nivel más granular, la glucólisis es la extracción de energía contenida en los enlaces de las moléculas de glucosa para el uso de esa energía por parte de la célula, con el costo de la molécula de glucosa que se descompone en algo demás.

Las diez reacciones diferentes de la glucólisis requieren todas sus propias enzimas, que son proteínas que aceleran enormemente las reacciones dentro de las células. La célula puede controlar la velocidad de la glucólisis y, por lo tanto, la tasa de disponibilidad de energía, haciendo que ciertas enzimas estén más o menos disponibles.

Solo se requiere glucosa como reactivo al comienzo de la glucólisis, pero en el camino, se deben proporcionar dos ATP para llevar el proceso a su punto medio. Una vez dividida la molécula, el proceso requiere un suministro constante de NAD⁺ para proceder.

En particular, el oxígeno es no requerido para la glucólisis, y en su ausencia, la glucólisis puede mantenerse por fermentación. Este proceso convierte el piruvato en lactato y, al hacerlo, proporciona el NAD muy necesario.⁺ a la glucólisis a través de la conversión de NADH₂.

Cuando la glucosa entra en una célula, se fosforila (es decir, tiene un fosfato unido por una enzima). Luego se reorganiza en otro azúcar de seis carbonos, fructosa. Esta molécula se fosforila por segunda vez en un átomo de carbono diferente, momento en el que se completa la primera fase de la glucólisis.

Esto a menudo se llama "fase de inversión" de la glucólisis, porque aunque el resultado general es la provisión de energía, la célula debe incurrir primero en una pérdida modesta. Los dos ATP necesarios para proporcionar fosfatos en esta fase son, por tanto, una inversión, pero siempre rentable.

En el inicio de la llamada "fase de retorno" la molécula de fructosa de seis carbonos, doblemente fosforilada, se divide en dos moléculas de tres carbonos muy similares, cada una con su propio grupo fosfato; todo uno se convierte rápidamente en el otro, gliceraldehído-3-fosfato.

Las moléculas ahora idénticas se reorganizan y fosforilan y se reorganizan de nuevo unas cuantas veces en piruvato (C₃H₄O₃). En las reacciones finales, que requieren NAD⁺, las moléculas gemelas ceden sus fosfatos en nombre de ATP, lo que significa que esta fase produce cuatro ATP. Por lo tanto, la glucólisis produce dos ATP en general después de tener en cuenta los dos ATP "gastados" en la primera fase.

Al final, los productos de la glucólisis son piruvato, NADH₂, dos átomos de hidrógeno liberados y ATP. Dado que el producto inicial es solo glucosa y el ATP aparece más tarde, la ecuación general para la glucólisis es:

C₆H₁₂O₆ + 2 ATP + 2 NAD + 2 C₃H₄O₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

El piruvato luego procede a las mitocondrias para respiración aeróbica si hay suficiente oxígeno presente (que en los seres humanos es la mayor parte del tiempo) pero permanece en el citoplasma para la fermentación a lactato si el nivel de oxígeno es insuficiente.