Los medios por los cuales las células de un ser vivo extraen energía de los enlaces en moléculas orgánicas dependen del tipo de organismo que se esté estudiando.
Procariotas (los dominios Bacteria y Archaea) se limitan a la respiración anaeróbica porque no pueden hacer uso de oxígeno. Eucariotas (el dominio Eukaryota, que incluye animales, plantas, prótesis y hongos) incorporan oxígeno en su procesos metabólicos y, como resultado, puede obtener mucho más trifosfato de adenosina (ATP) por molécula de combustible que ingresa al sistema.
Todas las células, sin embargo, hacen uso de la serie de reacciones de diez pasos conocidos colectivamente como glucólisis. En los procariotas, este suele ser el único medio de obtener ATP, la llamada "moneda de energía" de todas las células.
En eucariotas, es el primer paso en la respiración celular, que también incluye dos vías aeróbicas: la ciclo de Krebs y el cadena de transporte de electrones.
Reacción de glucólisis
El producto final combinado de la glucólisis son dos moléculas de piruvato por molécula de glucosa que ingresa al proceso, más dos moléculas de ATP y dos de NADH, un llamado portador de electrones de alta energía.
La reacción neta completa de la glucólisis es:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 CANALES3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
La etiqueta "red" es fundamental aquí, porque en realidad, se necesitan dos ATP en la primera parte de la glucólisis para crear las condiciones necesarias para la segunda parte, en la que se generan cuatro ATP para llevar el balance general a más dos en la columna de ATP.
Pasos de la glucólisis
Cada paso de la glucólisis es catalizado por una enzima particular, como es habitual en todas las reacciones metabólicas celulares. No solo cada reacción está influenciada por una enzima, sino que cada enzima involucrada es específica para la reacción en cuestión. Por lo tanto, existe una relación de reactivo-enzima de uno a uno.
La glucólisis generalmente se divide en dos fases que indican el flujo de energía involucrado.
Fase de inversión: Las primeras cuatro reacciones de la glucólisis incluyen la fosforilación de la glucosa después de que ingresa al citoplasma celular; el reordenamiento de esta molécula en otro azúcar de seis carbonos (fructosa); la fosforilación de esta molécula en un carbono diferente para producir un compuesto con dos grupos fosfato; la división de esta molécula en un par de intermedios de tres carbonos, cada uno con su propio grupo fosfato unido.
Fase de pago: Uno de los dos compuestos de tres carbonos que contienen fosfato creados en la división de fructosa-1,6-bisfosfato, fosfato de dihidroxiacetona (DHAP), es convertido en el otro, gliceraldehído-3-fosfato (G3P), lo que significa que existen dos moléculas de G3P en esta etapa por cada molécula de glucosa que ingresa glucólisis.
A continuación, estas moléculas se fosforilan y, en los siguientes pasos, los fosfatos se desprenden y se utilizan para crear ATP a medida que las moléculas de tres carbonos se reorganizan en piruvato. En el camino, se generan dos NADH a partir de NAD+, uno por molécula de tres carbonos.
Por lo tanto, la reacción neta anterior se satisface y ahora puede responder con confianza a la pregunta: "Al final de la glucólisis, ¿qué moléculas se obtienen?"
Después de la glucólisis
En presencia de oxígeno en las células eucariotas, el piruvato se transporta a los orgánulos llamados mitocondrias, que son todo sobre respiración aeróbica. El piruvato se despoja de un carbono, que sale del proceso en forma de dióxido de carbono producto de desecho (CO2) y se dejó como actetil coenzima A.
Ciclo de Krebs: En la matriz mitocondrial, el acetil CoA se combina con el compuesto oxaloacetato de cuatro carbonos para producir la molécula de citrato de seis carbonos. Esta molécula se reduce a oxaloacetato, con la pérdida de dos CO2 y la ganancia de un ATP, tres NADH y un FADH2 (otro portador de electrones) por vuelta del ciclo.
Esto significa que debe duplicar estos números para tener en cuenta el hecho de que dos acetil CoA ingresan al ciclo de Krebs por molécula de glucosa que entra en la glucólisis.
Cadena de transporte de electrones: En estas reacciones, que ocurren en la membrana mitocondrial, los átomos de hidrógeno (electrones) de los transportadores de electrones mencionados anteriormente se eliminan sus moléculas transportadoras que se utilizan para impulsar la síntesis de una gran cantidad de ATP, aproximadamente 32 a 34 por glucosa "aguas arriba" molécula.
